層狀體係介電特性反演理論及其應用 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

王復明 等 著

圖書標籤:

• 層狀介質
• 介電常數
• 反演理論
• 地球物理勘探
• 電法勘探
• 數值模擬
• 參數估計
• 地質建模
• 地下水
• 資源勘探

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030307071

版次：1

商品編碼：10705344

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-03-01

用紙：膠版紙

頁數：229

字數：289000

正文語種：中文

內容簡介

層狀體係介電特性是探地雷達無損檢測技術在道路及堤防工程中應用的基礎。《層狀體係介電特性反演理論及其應用》係統總結瞭作者十餘年來在介電特性反演理論與應用方麵的研究成果。主要內容包括探地雷達的發展及其工作原理，層狀介質探地雷達電磁波正演模擬，層狀體係介電特性反演及厚度分析方法，復閤介電特性模型及其在道路工程中的應用等。
《層狀體係介電特性反演理論及其應用》較全麵地介紹瞭層狀體係介電特性反演方麵的最新進展，並指齣瞭值得重視的前沿課題，可作為岩土工程、道路與鐵道工程、水工結構工程等專業的研究生教材，並可供工程檢測相關領域的科研人員或工程技術人員參考。

目錄

前言第
1章 緒論
1．1 探地雷達技術的發展
1．2 介質介電特性及其確定方法
1．2．1 介質的介電特性
1．2．2 介電常數的確定方法
1．3 層狀體係介電特性反演理論的發展
1．4 本書的內容安排
參考文獻

第2章 探地雷達工作原理及技術特性
2．1 探地雷達係統組成及工作原理
2．2 探地雷達技術特性
2．2．1 探地雷達探測性能分析
2．2．2 探地雷達測量參數的選擇
2．2．3 探地雷達性能指標分析
參考文獻

第3章 層狀均勻介質探地雷達電磁波正演模擬
3．1 探地雷達電磁波傳播理論
3．1．1 層狀均勻介質探地雷達電磁波波動方程
3．1．2 探地雷達電磁波在兩種不同介質交界麵上的傳播特性
3．1．3 探地雷達電磁波的波譜特徵
3．2 層狀均勻介質探地雷達電磁波正演模擬
3．2．1 正演模擬多頻成分閤成方法
3．2．2 正演模型的建立
3．2．3 實例分析
3．3 介電常數對探地雷達反射信號的影響
3．3．1 探地雷達電磁波在有耗介質中的傳播特性
3．3．2 單層體係中介電常數對探地雷達反射信號的影響分析
3．3．3 多層體係中介電常數對探地雷達反射信號的影響分析
參考文獻

第4章 層狀非均勻介質探地雷達電磁波正演模擬
4．1 非均勻材料介電特性試驗
4．1．1 材料介電常數非均勻性試驗驗證
4．1．2 非均勻介電常數對探地雷達信號解釋精度的影響
4．2 層狀介質探地雷達電磁波正演模擬的時域有限差分方法
4．2．1 時域有限差分法
4．2．2 層狀介質探地雷達電磁波正演模擬
4．3 非均質層狀體係探地雷達電磁波正演模擬
4．3．1 竪嚮非均質層狀體係探地雷達電磁波正演模擬
4．3．2 水平非均質層狀體係探地雷達電磁波正演模擬
4．3．3 工程實例對比分析
參考文獻

第5章 層狀體係介電特性反演分析的係統識彆方法
5．1 係統識彆反演方法的理論基礎
5．1．1 係統識彆基本原理
5．1．2 反演方程的建立
5．1．3 反演方程的求解
5．1．4 算例分析
5．2 層狀體係介電特性反演分析的係統識彆方法
5．2．1 層狀體係介電特性反演
5．2．2 介電特性反演方程的建立和求解
5．3 係統識彆反演方法的考評
參考文獻

第6章 層狀體係介電特性反演分析的遺傳算法
6．1 遺傳算法基本原理與實現過程
6．1．1 遺傳算法發展概況
6．1．2 遺傳算法基本原理及其特點
6．1．3 遺傳算法的實現過程
6．2 層狀體係介電特性反演分析的遺傳算法
6．2．1 層狀體係介電特性反演遺傳算法的實現
6．2．2 算例分析
6．3 遺傳算法和係統識彆聯閤反演方法
6．3．1 聯閤反演方法的實現
6．3．2 算例分析
參考文獻

第7章 路麵結構層厚度分析
7．1 基於簡化公式的路麵結構層厚度分析方法
7．1．1 路麵結構層厚度檢測技術概況
7．1．2 探地雷達厚度檢測簡化計算公式
7．2 基於反演理論的路麵結構層厚度分析方法
7．3 路麵結構介電特性反演及厚度分析軟件SIDTHK
7．3．1 SIDTHK軟件設計
7．3．2 SIDTHK軟件考評
7．4 工程應用實例
參考文獻

第8章 路用材料復閤介電特性模型及其應用
8．1 路用材料復閤介電特性模型試驗研究
8．1．1 復閤介電特性模型
8．1．2 路用材料復閤介電特性試驗研究
8．1．3 路用材料復閤介電特性模型改進
8．2 基於反演理論的路基路麵材料壓實度、孔隙率、含水量或瀝青含量分析
8．2．1 路基路麵材料壓實度、孔隙率、含水量或瀝青含量的定義
8．2．2 基於反演理論的路基路麵材料壓實度、孔隙率、含水量或瀝青含量分析
8．2．3 工程應用實例
8．3 路基含水量分析
8．4 水泥穩定基層強度分析
8．5 瀝青混閤料級配分析
參考文獻

前言/序言

《層狀體係介電特性反演理論及其應用》 圖書簡介 本書深入探討瞭復雜層狀介電體係的電磁響應特性，聚焦於如何通過分析其宏觀介電測量數據，精確反演齣構成該體係的各層材料的微觀電學參數。全書結構嚴謹，邏輯清晰，旨在為材料科學、電磁場理論、無損檢測以及相關工程領域的研究人員和工程師提供一套係統的理論框架和實用的分析工具。 第一部分：層狀體係的電磁場理論基礎 本書首先建立瞭描述層狀非均勻介質電磁波傳播與反射的理論基礎。不同於均勻介質的簡單分析，層狀結構由於其界麵處電場和磁場的突變，使得電磁波的傳播特性變得復雜。 1. 麥剋斯韋方程組在層狀介質中的應用 詳細闡述瞭在具有不同介電常數、磁導率和電導率的平行層結構中，麥剋斯韋方程組如何轉化為適閤求解的邊界值問題。重點討論瞭在不同層界麵上滿足的邊界條件，包括電場和磁場的切嚮分量連續性，以及電位移矢量和磁場強度的法嚮分量連續性（需考慮界麵電荷和電流的分布）。 2. 傳輸矩陣法（TMM）與反射/透射係數 係統介紹瞭利用傳輸矩陣法（Transfer Matrix Method, TMM）來描述電磁波在多層結構中的傳播。通過定義描述每一層電磁場耦閤關係的局部傳輸矩陣，可以將整個多層體係的電磁響應錶示為一個總的宏觀矩陣。詳細推導瞭總的反射係數、透射係數與各層材料參數（厚度、介電常數）之間的關係，並分析瞭這些係數對頻率的依賴性，為後續的反演奠定瞭數學基礎。 3. 界麵效應與錶麵波 特彆關注瞭界麵對電磁響應的顯著影響。討論瞭在特定條件下，層狀體係中可能齣現的錶麵波（如界麵等離子體激元或界麵聲子極化激元）的激發條件，及其對宏觀介電測量的貢獻。分析瞭界麵處的有效介電函數概念，並探討瞭其在描述薄膜堆疊體係時的適用性。 第二部分：介電特性反演的核心算法 反演問題是本書的核心。給定宏觀測得的反射或透射譜（通常是復數形式的S參數），目標是唯一確定層內材料的真實介電常數和層厚。這是一個典型的非綫性、病態（ill-posed）問題。 1. 正演模型的構建與優化 在進行反演之前，必須有一個精確可靠的正演模型。本書詳細對比瞭TMM、邊界元法（BEM）以及基於傳輸綫理論的簡化模型。評估瞭不同正演模型在處理高損耗、強耦閤或極薄層結構時的計算效率和精度。 2. 迭代反演算法：Levenberg-Marquardt法 針對非綫性最小二乘優化問題，詳細介紹瞭Levenberg-Marquardt（LM）算法在介電反演中的應用。重點在於如何構建目標函數（誤差函數），即觀測數據與正演預測數據之間的差異度量，並討論瞭雅可比矩陣（一階導數）的解析計算或數值逼近方法。強調瞭選擇閤適的步長因子對算法收斂速度和穩定性的重要性。 3. 貝葉斯方法與正則化技術 鑒於病態問題的固有挑戰，本書深入探討瞭提高反演穩定性的策略。 Tikhonov正則化： 詳細闡述瞭如何通過引入先驗信息（如介電常數的平滑性約束或範圍限製）來穩定Hessian矩陣，使病態問題轉化為良性問題。討論瞭最優正則化參數的選擇方法，如L麯綫法或廣義交叉驗證（GCV）。 貝葉斯推理： 引入馬爾可夫鏈濛特卡洛（MCMC）方法，從統計學的角度估計參數的後驗概率分布。這不僅能提供最優估計值，還能量化估計的不確定性，這對於實際工程應用至關重要。 4. 多參數耦閤與解耦策略 在多層結構中，材料的介電常數和層厚往往高度耦閤，導緻反演結果模糊。本書提齣瞭一係列解耦策略，包括：利用不同頻率點的數據進行聯閤反演，或通過在特定頻率點（如零反射點）附近采集數據來增強某一參數的敏感性。 第三部分：實驗測量與應用 本書的理論分析與實際測量緊密結閤，提供瞭從實驗颱搭建到數據處理的全麵指導。 1. 常用測量技術與數據采集 詳細介紹瞭適用於層狀體係的自由空間法、傳輸/反射探頭法（如基於矢量網絡分析儀VNA的測量）。討論瞭不同測量頻段（如微波、毫米波）對介質參數識彆能力的差異。著重分析瞭實驗中不可避免的誤差源，如探頭校準誤差、環境溫度漂移以及測量係統的耦閤效應。 2. 介電參數的物理詮釋 反演得到的介電常數（$varepsilon'$) 和損耗因子（$varepsilon''$) 需要與材料的微觀結構相關聯。本書提供瞭層狀復閤材料（如介電陶瓷分層結構、塗層係統）中電導率、極化機製（如界麵極化、空間電荷極化）與宏觀介電響應的物理模型對照，幫助讀者準確理解反演結果的物理意義。 3. 關鍵工程應用案例 通過具體的案例研究，展示瞭反演理論的實用性： 薄膜厚度與缺陷檢測： 利用超寬帶脈衝雷達（UWB）數據，反演齣結構內部微小層厚變化或空洞的精確位置和尺寸。 多層功能材料的性能評估： 在電子封裝、屏蔽材料或能源存儲設備（如超級電容器電介質層）中，通過反演獲取各功能層的精確介電特性，指導材料設計優化。 地質與非破壞性檢測： 模擬土壤分層、路麵結構分析中，利用地質雷達（GPR）數據反演齣地下不同介質層的介電常數，推斷其含水量和密度分布。 總結 《層狀體係介電特性反演理論及其應用》不僅是理論層麵的深入探討，更是連接電磁理論與材料錶徵實踐的橋梁。通過掌握本書所闡述的先進反演技術，讀者將能夠更高效、更精確地評估和設計復雜層狀介電材料係統。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新材料和前沿科學充滿熱情的愛好者，我經常關注物理、化學和材料科學領域的最新進展。當我在書店看到《層狀體係介電特性反演理論及其應用》這本書時，它所涵蓋的主題立刻吸引瞭我。“層狀體係”是當前材料科學研究的一個重要方嚮，很多新型功能材料都具有層狀結構，如二維材料、鈣鈦礦等。“介電特性”則是理解這些材料物理行為的基礎，它直接關係到材料在電場作用下的響應。而“反演理論”則是一種更高級的分析方法，它能夠從觀測到的宏觀現象推斷齣微觀的物理本質。我設想書中會深入探討層狀結構如何影響材料的介電性能，比如層間耦閤、界麵極化、缺陷影響等，並且會詳細介紹如何利用各種測量技術（如阻抗譜、電容測量等）的數據，通過反演算法來精確提取材料的介電參數，甚至分析其微觀機製。我尤其希望書中能夠包含一些跨學科的應用案例，比如在生物傳感器、光電器件、甚至能量存儲等領域的應用，這樣可以讓我更全麵地認識到介電特性反演理論的廣泛影響和重要價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔而大氣，書名“層狀體係介電特性反演理論及其應用”就充滿瞭學術的嚴謹感。我平時對材料科學中的介電現象一直很感興趣，尤其是在一些高性能電子器件和新能源材料中，介電層的性能起著至關重要的作用。這本書的齣現，無疑填補瞭我對這一領域深入瞭解的知識空白。我特彆期待書中關於“反演理論”的部分，它應該會詳細闡述如何從宏觀的介電響應數據反推齣微觀的材料結構和物理機製，這其中的邏輯推理和數學建模一定非常精彩。同時，“層狀體係”的限定也讓我覺得這本書非常聚焦，能夠深入探討這類特殊結構在介電特性方麵的獨特性質，比如異質結效應、界麵極化等，這些都是實際應用中經常會遇到的挑戰。想象一下，通過理論的指導，我們可以更精準地設計具有特定介電性能的層狀材料，從而推動下一代傳感器、儲能器件乃至生物電子學的發展，這本身就是一件令人興奮的事情。我希望書中能夠包含豐富的案例分析，特彆是與當前前沿科技，如柔性電子、可穿戴設備等相關的應用，這樣能更好地理解理論的實際價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，恰好滿足瞭我近期在接觸某些電子器件設計時遇到的瓶頸。在設計高頻電路和射頻模塊時，對介電材料的理解和控製是至關重要的，尤其是在需要精密調控信號傳輸和能量損耗的場閤。書中“層狀體係”的提法，讓我聯想到很多高性能PCB闆材、封裝材料以及片上集成器件中的介電層。而“反演理論”則提供瞭一種更深入的分析手段，它不僅僅是描述現象，更是要挖掘現象背後的本質。“層狀體係”的非均質性以及復雜的界麵效應，往往使得傳統的介電模型難以精確描述其行為，這時候反演理論的價值就凸顯齣來瞭。我非常期待書中能夠詳細介紹如何處理這些復雜體係的介電響應，比如如何將多層結構等效為一個整體，或者如何區分不同層之間的貢獻。如果書中能提供一些成熟的反演模型和算法，並且附帶一些開源的代碼或者計算工具，那將是對我工作極大的幫助，能夠加速我解決實際問題的進程。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始是被這本書的書名所吸引，因為它聽起來非常專業且具有應用前景。“層狀體係”是當前許多先進材料，如石墨烯、二維過渡金屬硫化物等的熱門研究方嚮，而“介電特性”則是理解和利用這些材料的關鍵之一。我一直認為，理論研究的最終目的在於指導實踐，“應用”二字在此書中得到瞭強調，這讓我對它的實用價值充滿期待。我希望書中能夠提供一套係統性的方法論，教會讀者如何根據實際的介電測量數據，運用反演理論來分析不同層狀體係的介電響應，並最終指導材料的設計與優化。例如，在設計高介電常數薄膜用於電容器時，如何通過反演來確定最佳的材料組分和製備工藝？在開發高性能傳感器時，如何利用介電反演來識彆敏感層中的關鍵介電行為？這些都是我非常感興趣的實際問題。書中如果能包含一些具體的實驗數據與理論反演結果的對比分析，那將更有說服力，也更容易讓我信服其理論的有效性和普適性。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，我被它厚重的分量所吸引，這預示著裏麵蘊含著紮實的理論內容和深厚的學術積纍。雖然我並非直接從事介電材料的研究，但作為一名對物理學基礎理論充滿好奇的學習者，我對“反演理論”這一概念本身就有著濃厚的興趣。它意味著一種從結果推導原因的逆嚮思維方式，這在許多科學領域都至關重要。在介電材料領域，能夠通過測量得到的介電常數、損耗等參數，反推齣材料的微觀結構、缺陷狀態，甚至是電荷傳輸機製，這無疑是一種強大的分析工具。我尤其關注書中是否會介紹一些經典的反演算法，比如基於優化、機器學習或者迭代求解的方法，以及它們各自的優缺點和適用範圍。此外，“層狀體係”的獨特結構，如二維材料堆疊、多層薄膜等，其介電行為必然與塊體材料存在顯著差異，書中對這些差異的解釋以及反演方法的改進，將是我學習的重點。如果書中還能穿插一些曆史發展的脈絡，介紹介電特性反演理論是如何一步步發展起來的，那將更有助於我理解其深層含義和學術貢獻。