MATLAB实现的Dobson土壤介电常数计算工具

资 源 简 介

基于Dobson半经验介电模型开发，通过输入土壤物理参数即可计算特定频率下的复介电常数。支持批量分析频变特性，内置参数验证模块确保模型适用性。为电磁遥感与土壤研究提供便捷的MATLAB计算解决方案。

详 情 说 明

基于Dobson模型的土壤介电常数计算工具

项目介绍

本项目实现了Dobson半经验介电模型，用于计算土壤在特定频率下的复介电常数。该模型基于土壤的物理参数（如体积含水量、土壤质地、温度等），能够准确预测土壤在0.3-18 GHz频率范围内的介电特性，为电磁仿真、遥感探测等应用提供重要的介质参数支持。

功能特性

+ Dobson模型核心实现：完整实现了Dobson半经验介电模型的算法，包括自由水、束缚水和土壤固相的综合介电响应 + 多频点批量计算：支持单个频率点计算，也可输入频率向量进行批量分析，研究介电特性随频率的变化规律 + 参数有效性验证：内置土壤成分验证模块，确保输入的土壤质地参数符合模型的物理适用范围 + 结果分离输出：分别输出介电常数的实部（相对介电常数）和虚部（损耗因子），便于直接用于电磁仿真软件 + 计算精度评估：提供模型计算的精度指标，帮助用户评估结果的可靠性

使用方法

基本调用方式

% 单频点计算示例 freq = 1.5e9; % 频率：1.5 GHz mv = 0.3; % 体积含水量：0.3 m³/m³ sand = 60; % 砂土含量：60% clay = 20; % 黏土含量：20% temp = 25; % 温度：25℃ bulk_density = 1.5; % 容重：1.5 g/cm³

% 调用主函数计算复介电常数 [epsilon_real, epsilon_imag] = main(freq, mv, sand, clay, temp, bulk_density);

多频点分析

% 频率扫描分析 freq_vector = linspace(0.3e9, 18e9, 100); % 0.3-18 GHz范围内的100个频点 [epsilon_real, epsilon_imag] = main(freq_vector, mv, sand, clay, temp, bulk_density);

% 绘制频率-介电特性曲线 figure; subplot(2,1,1); plot(freq_vector/1e9, epsilon_real); xlabel('频率 (GHz)'); ylabel('介电常数实部'); subplot(2,1,2); plot(freq_vector/1e9, epsilon_imag); xlabel('频率 (GHz)'); ylabel('介电常数虚部');

输入参数说明

+ 频率值：标量或向量，单位Hz，有效范围0.3-18 GHz + 体积含水量：0-0.6之间的实数，单位m³/m³ + 砂土含量：百分比数值，与黏土含量之和应小于100% + 黏土含量：百分比数值，与砂土含量之和应小于100% + 土壤温度：可选参数，单位℃，默认值25℃ + 土壤容重：可选参数，单位g/cm³，默认值1.5 g/cm³

系统要求

+ MATLAB R2016a或更高版本 + 无需额外工具箱支持

文件说明

主程序文件集成了项目的所有核心功能，包括土壤物理参数的输入验证、Dobson介电模型的核心算法实现、复数介电常数的计算、多频点批量处理能力以及计算结果的精度评估和输出格式化。该文件作为工具的主要入口，直接处理用户输入并返回最终的介电特性计算结果。