三针式TDR探头测试区域范围分析及试验验证

在时域反射法(TDR)测试系统中,三针式探头作为应用最广泛的探头形式,其测试区域范围的确定是工程应用中一个重要问题。通过对比分析麦克斯韦方程及地下水渗流方程,利用岩土工程中常用的地下水渗流软件(如:Geostudio软件中SEEP/W模块)对一典型的三针式TDR探头测试区域范围进行计算,并设计了专门的试验对计算结果进行验证。结果显示:①地下水渗流分析软件对三针式TDR探头测试区域范围的计算结果与试验结果有较好的一致性;②三针式TDR探头的测试区域近似长半轴为33.0 mm、短半轴为20.7 mm的椭圆,且该区域内50%的电场能量集中在中间探针周围长半轴为10.7 mm、短半轴为8.7 mm的椭圆内,显示出较明显的"趋肤效应";③介质的电导率对三针式TDR探头测试范围基本无影响。通过该研究,提出了三针式TDR探头测试范围的计算方法,为工程或试验中该种探头的设计提供了指导。