基于细胞多层介电模型的脉冲电场生物学效应研究

为确定脉冲电场生物学效应的电场参数,从细胞多层介电模型出发,通过研究其等效电路模型在外加电场中生物响应的仿真分析得出植物细胞外膜具有低通滤波特性,内膜具有带通滤波特性。同时对细胞外膜跨膜电压进行时域分析表明频率小于2.83 Hz、电场强度大于69.7 kV/m、ms/μs级脉宽的极低频脉冲电场可以在植物细胞外膜产生可逆电穿孔。采用电场强度为100 kV/m、频率为1 Hz、脉宽为80 ms的极低频脉冲电场处理萌发绿豆种子,在萌发第4 d时,绿豆种子的芽长和根长分别比对照组增加了65.8%和80.2%。

基于Debye介电模型参数辨识的油纸绝缘状态评估

油纸绝缘受潮会加速变压器绝缘老化,有效评估其受潮状态是保障变压器安全稳定运行的重要手段,利用频域介电谱法可有效分析复介电常数实部ε′的变化率与水分含量M的映射关系。选用ε′-f曲线在f=10-4 Hz频率点处的斜率L作为受潮评估特征参量,利用频域介电谱测试数据建立Debye介电模型参数辨识的数学模型,并采用细菌觅食算法进行参数辨识。基于辨识数据计算出L值,并给出了L与水分含量M的拟合关系式。结果表明,L与水分含量M间存在着较优的对数关系,可作为评估油纸绝缘受潮程度的有效特征参量。研究成果可为油纸绝缘受潮的现场诊断与状态评估提供参考。

温度和频率对水泥混凝土介电模型的影响

温度和频率会影响介电模型,从而影响工程的检测精度。为分析水泥混凝土的介电特性,综合考虑频率和温度建立两种新的介电模型。结果表明:这两种新的介电模型的精度较高。提高了介电模型的精度,为介电模型的研究打下了坚实的理论基础。

膜下滴灌棉田Dobson介电模型参数修改及水盐含量反演

新疆土壤盐渍化严重,亟需防治土壤盐渍化继续蔓延,水盐含量能直观表述盐渍化程度,所以反演土壤水盐含量对于土壤盐渍化的防治具有重要意义。以新疆典型的膜下滴灌棉田土壤为例,利用探地雷达250 MHz和1000 MHz两个频率天线,通过共中心点法获取波速后转换为视在介电常数,结合野外实测数据,修正胡庆荣盐渍土介电模型参数,以修正后的胡庆荣盐渍土介电模型反演膜下滴灌棉田表层土(0~30 cm)的水盐含量,最终验证反演结果的适用性。结果表明:通过修正胡庆荣介电模型中的参数,使该模型可以适用于膜下滴灌棉田土壤水盐含量的反演。参数A修正后的取值在0.74左右,参数ξ修正后的取值在0.14左右。②1000 MHz频率天线反演的含水量优于250 MHz频率,且反演值与实际值具有较好的线性拟合关系,R2=0.948,RMSE为2.67 cm^(3)/cm^(3)。③探地雷达250 MHz和1000 MHz频率天线的组合能够有效反演膜下滴灌棉田表层土的含盐量,反演值与实测值拟合程度较高,R^(2)=0.835,RMSE为1.43 g/kg。探地雷达技术结合参数修正后的胡庆荣介电模型不仅提高了水盐含量的调查效率,还有利于绘制中尺度棉田土壤水盐含量分布图,为防治土壤盐渍化提供了理论数据支持。

温度对油浸式套管Cole-Cole介电模型参数的影响

为了能够更好地利用Cole-Cole介电数学模型诊断油浸式套管受潮状态,需要解析温度对油浸式套管Cole-Cole介电模型参数的影响。在实验室制备了72.5kV油浸式套管,并在不同测试温度下对油浸式套管进行了频域介电响应测试,采用带修正的双弛豫Cole-Cole介电模型对实验数据进行了拟合,并分析了温度变化对油浸式套管频域ColeCole介电模型参数的影响。结果表明:油浸式套管Cole-Cole介电模型中的直流电导率σdc与热力学温度T的关系与变压器中的相关研究一致,满足Arrhenius关系,而弛豫时间和弛豫强度与变压器的研究结果有明显的区别;其中油浸式套管弛豫时间τ1随测试温度的升高呈指数式减小,τ2随温度的升高而下降且下降过程中存在一个放缓区;弛豫强度Δε1随测试温度的升高指数式增加,Δε2随温度升高呈现出先增大后减小再增大的趋势。

基于Maxwell方程的沥青混合料介电模型研究

为提高沥青路面无损检测精度,明确沥青混合料的介电特性,基于Maxwell方程建立了沥青混合料介电模型,测量多个频率下沥青混合料的相对介电常数,验证了该模型的适用性.并将该模型与Brown模型、CRIM模型和Rayleigh模型的精度进行对比验证其优越性.结果表明:频率是影响沥青混合料相对介电常数的主要因素,当频率增大至1 MHz后沥青混合料的相对介电常数保持稳定.基于Maxwell方程的介电模型与其它三种模型相比拟合精度较高,相对误差仅为0.5%.

基于Havriliak-Negami介电模型的油浸式套管受潮状态评估

水分是引起油浸式套管绝缘性能劣化的主要因素之一,将HN介电弛豫模型用于研究套管中不同水分含量对其绝缘介电特性的影响对评估套管受潮状态具有重要意义。制备5组不同水分含量的72.5 k V套管试样,对不同水分含量油纸绝缘试样进行频域介电谱测试,采用HN介电弛豫模型拟合介电频谱,并分析水分含量对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明:水分含量对HN介电弛豫模型的弛豫时间常数、弛豫强度和形状参数具有显著的影响;随着水分含量的增大,弛豫时间常数减小,弛豫时间常数与水分含量呈对数线性关系;弛豫强度和形状参数随着水分含量的增加而变大,弛豫强度与水分含量呈指数关系,形状参数与水分含量呈线性关系。

介电模型的油浸式套管受潮状态评估

水分是引起油浸式套管绝缘性能劣化的主要因素之一,将HN介电弛豫模型用于研究套管中不同水分含量对其绝缘介电特性的影响对于评估套管受潮状态具有重要意义。制备5组不同水分含量的套管试样,开展了不同水分含量油纸绝缘试样的频域介电谱测试,采用HN介电弛豫模型拟合介电频谱,并分析水分含量对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明:水分含量对HN介电弛豫模型的弛豫时间常数τ、弛豫强度Δε具有显著的影响;随着水分含量的增加,弛豫时间常数τ减小,弛豫时间常数τ与水分含量呈对数线性关系;弛豫强度Δε随着水分含量的增加而变大,弛豫强度Δε与水分含量呈指数关系。

球壳粒子悬浮系模型化研究——内部相参数对介电谱影响的数值模拟

在Hanai理论基础上对球壳粒子悬浮系的介电模型进行了模拟研究,通过用C++的复数类对理论公式的程序化,建立了介电谱的介电参数与体系内部相参数的关系。所得的解析解可方便地模拟介电弛豫谱依不同相参数的变化曲线,计算并分析了内部参数对介电谱的模式以及介电参数的影响因素。

生物体系介电性质的复合材料理论模型

生物体系作为一类特殊材料,其电学性质是研究仿生材料设计、电阻抗成像以及电磁场生物效应的发生与防护等问题的基础。目前已有较多复合材料模型被应用于生物体系介电性质问题的研究,但由于生物组织离体后的介电特性会发生较大变化,故已有经典复合材料介电特性模型用于阐释生物体系介电特性还存在一定局限性。从几类典型复合材料理论模型的适用性出发,介绍了生物体系介电特性理论研究进展,总结了理论研究结果与实验测量结果的差异性。分析了复合材料理论模型在生物体系介电性质理论研究中应用的不足并提出了改进的建议,对复合材料理论模型在生物体系电学特性问题研究领域的进一步发展与应用等问题提出了展望。

探测膜/溶液体系内部信息的介电谱方法——以模型和解析为中心

就“介电谱方法研究膜体系的有效性”这一问题进行了展开性的阐述:扼要地介绍了以等效回路为基础的膜-液体系基本介电模型和包含电性质分布区域的多层膜介电模型,并以纳滤膜体系为例简要论证了以该模型和介电理论为基础的介电谱解析方法对原位获取内部信息的有效性.最后,对介电谱解析方法在膜领域的研究前景作了展望性的评述.

盐渍土土壤溶液1.43 GHz复介电常数计算模型的构建与检验

土壤中的可溶性盐离子是限制作物生长的因素之一,土壤复介电常数是测定土壤可溶性盐的一个重要指标。本文利用谐振腔技术,测量了4种电解质水溶液的介电常数,给出了25℃时Na^+、Cl^-、SO2-4、CO2-3和HCO-35种离子的复影响因子。利用各离子的复影响因子,可以将计算溶液介电常数实部的Collie介电模型直接用于计算土壤溶液的复介电常数。为了检验模型的准确性,本文还模拟配制了氯化物型、硫酸盐型和苏打型共41种多离子的土壤溶液,并用单一的电解质NaCl、Na2SO4和NaHCO3水溶液的影响因子来分别替代复杂的氯化物型、硫酸盐型和苏打型盐渍土土壤溶液的复合影响因子。将改进后的Collie介电模型计算介电常数值与模拟配制的41种土壤溶液的测量结果进行相关性分析t检验,其P均为0.85以上(大于0.05),无显著性差异,两组数据获得了很好的一致性。因此,本研究结果对于建立微波遥感监测盐渍土壤和盐湖水体的盐度的介电模型奠定了坚实的物理基础和实用基础。

基于Havriliak–Negami介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估

为了定量分析水分质量分数、温度及绝缘纸聚合度对油纸绝缘频域介电谱的影响，将HN介电弛豫模型用于研究油纸绝缘频域介电谱特性。采用复分析理论和几何方法得到了HN介电弛豫模型实部、虚部与其模型参数的解析式。分别测试了5组不同水分质量分数、温度及聚合度油纸绝缘试样的频域介电谱，采用HN介电弛豫模型对介电频谱进行了计算拟合，并分析了水分质量分数、温度及聚合度对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明：弛豫时间常数与水分质量分数、温度、聚合度分别满足对数线性关系、Arrhenius方程及线性关系；高频介电常数及其与静态介电常数之差随着水分质量分数、温度、聚合度的增加而增大；形状参数∥随着水分质量分数、温度的增加而增大，随着聚合度增大而下降；形状参数a的值均落于0．7～0．9之间。

雨介质的等效介电常量模型

利用系统辨识法研究了雨介质的介电常量 ,分别得到了毫米波段雨介质的雨强等效介电常量模型和频率等效介电常量模型 ,利用模型计算雨衰减的结果与有关文献完全一致 ,表明所得模型实用有效 ;利用雨强等效介电常量模型得到的电磁波的交叉去极化与文献基本一致 .

土壤水盐介电模型对比与分析

土壤介电常数是微波遥感反演土壤水分和盐分的基础,是微波遥感研究的主要参数之一,选用模拟精度较高的土壤水盐介电模型对提高土壤水分和盐分反演精度具有重要意义。目前,土壤介电模型无法定量描述盐分对土壤介电常数的影响。采用Dobson模型及考虑盐分影响的Dobson-S模型、GRMDM模型、HQR模型和WYR模型分别模拟了土壤温度为25℃时不同土壤质地、含水量和含盐量土样在L、C、X波段的复介电常数实部与虚部,并将模拟结果与微波网络分析仪测量值进行对比分析,得到以下结论:(1)Dobson模型和GRMDM模型可较好地实现非盐渍土介电常数实部的模拟,而低频波段虚部的模拟值小于测量值;(2)Dobson-S模型对盐渍土介电常数实部的模拟精度较高,在L、C、X 3个波段相关系数(R)均为0.97,均方根误差(RMSE)小于2.10;但对于盐渍土介电常数虚部,在土壤体积含水量不同的情况下,Dobson-S模型、HQR模型和WYR模型的模拟精度不同。研究结果对选取适当的土壤介电模型反演土壤水分和盐分具有一定的参考价值。

基于地基微波辐射计数据评估不同土壤介电模型反演土壤湿度的适用性

以青藏高原开展的L波段地基微波辐射(ELBARA-Ⅲ型)综合观测试验为依据,基于τ-ω辐射传输模型评估了Wang-Schmugge、Mironov、Dobson和Four-Phase 4种土壤介电模型对L波段微波亮温模拟及土壤湿度反演的影响。结果表明:相同植被和粗糙度参数化方案条件下,4种土壤介电模型对微波亮温模拟存在明显差异,当土壤湿度小于0.23^m3·m^-3时,Wang-Schmugge模型与其他3种土壤介电模型微波亮温模拟结果差异最为显著,水平和垂直极化微波亮温模拟最大差值可达8.0 K和4.4 K;当模拟土壤湿度大于0.23 m^3·m^-3时,Four-phase模型模拟的微波亮温显著高于其他3种土壤介电模型模拟结果;当土壤湿度饱和时,4种土壤介电模型间水平和垂直极化微波亮温模拟最大差值约为6.1 K和4.8 K,且4种土壤介电模型对水平极化微波亮温模拟的差异比垂直极化模拟的差异更为显著。而基于4种介电模型的土壤湿度反演对比试验表明,水平极化条件下基于Wang-Schmugge模型反演土壤湿度,较其他参数化方案,能有效减轻反演土壤湿度对观测土壤湿度的低估,Mironov模型减轻了垂直极化条件下反演土壤湿度对观测值的高估程度。在现有τ-ω模型参数化方案的基础上,总结了4种土壤介电模型在青藏高原典型草地下垫面的适用性,将为星载L波段辐射计青藏高原土壤湿度反演应用提供客观的土壤介电模型方案选取依据。

次生黄土介质环境地下管线雷达探测正演模拟及实践

西北地区城镇地下管线大多敷设于自然和人工形成的次生黄土介质环境中,次生黄土介质的介电分布的不均匀性,对探地雷达所探测地下管线反射信号造成的干扰,却往往被工程师忽略,增加了地下管线雷达探测信号解译误差。本文根据西北地区地下管线敷设的次生黄土介质环境特征,基于gprMax建立了非均质和均质土体介质环境中包含金属管及塑料管的介电模型,对上述模型进行了正演。在开展反射信号图像分析、单道反射信号分析和幅度谱分析的基础上,利用工程实践对次生黄土介质环境中敷设的金属管和塑料管探测信号特征进行验证。结果表明:非均质土体介电模型与实际岩土介电模型的图像信号更接近;奇异值法可将实测信号的目标可辨度提升2倍以上;金属管的反射波峰值比塑料管高3.7倍;金属管计算深度比实际深度浅,塑料管计算深度比实际深度深;次生黄土介质环境中,金属管与塑料管的幅度谱的主频应集中在200~400 MHz范围。研究结果可以指导次生黄土环境中金属管和塑料管的信号分析和特征识别,提高探地雷达图像的解译的效率。

两个介电函数模型的用法(英文)

回顾了两个著名的广泛用于提取或参数化半导体和电介质材料光学常数的介电函数模型,即ForouhiBloomer和TaucLorentz模型的历史、各种改进、各自特点和应用.在揭示它们内在特点和比较运用在具体实例的基础上,拓展和预言了这两个模型更为深入的和更为广泛的应用.

介电击穿模型(DBM)的相变问题研究:重正化群方法

本文用重正化群方法对介电击穿模型（ＤＢＭ）的相变问题进行了研究。我们计算了２×２原胞和３×３原胞的多重分形谱和自由能以判断相变是否存在。为了寻找相变点，我们还计算了从３×３原胞到２×２原胞重正化得来的自由能的二阶导数。我们得到两个结论：一是对几乎所有的η值相变都存在；二是η值越大，则相变点ｑｃ的值越大。

渠道衬砌混凝土介电特征研究及工程应用

为构建南水北调东线调水渠道衬砌混凝土介电常数模型,实现基于探地雷达(GPR)技术的混凝土厚度、含水量和强度量化检测,参考两种普遍采用的渠道衬砌混凝土配比制作不同尺寸和组分试块,利用GPR反射波测量试块介电常数,研究介电常数随龄期变化特征。研究结果表明渠道衬砌混凝土相对介电常数在短龄期内符合线性模型,完全失水凝固后符合CRIM模型;混凝土电磁波速整体随含水量增大呈指数降低,但在浇筑后的6~14 d,对应混凝土实际体积含水量7%~12%阶段,含水量变化不会引起电磁波速明显变化,这一过程和水分丧失形式相关;虽然混凝土电磁波速和超声波速非唯一对应,但仍可评价混凝土层平均抗压强度。这些新认识在穿小清河混凝土输水箱涵浇筑质量GPR检测解译解释中得到应用,表现出良好的适用性。