導波長

導波長λg又稱導內波波長，是工作電磁波在波導中兩側壁來回反射，形成電磁場場強沿波導傳播方向的周期性分布，這種周期就對應于波導波長λg ，可以利用微波測量系統測量波導內部的波導波長λg。

基本介紹

• 中文名：導波長
• 外文名：Guided wavelength
• 領域：光學
• 別稱：導內波波長
• 字母表示：λg
• 相關名詞：導波

簡介

導波長λ_g又稱導內波波長，是工作電磁波在波導中兩側壁來回反射，形成電磁場場強沿波導傳播方向的周期性分布，這種周期就對應于波導波長λ_g，可以利用微波測量系統測量波導內部的波導波長λg。

導波

定義

導波是井內波場中斜射到井壁上，在井壁間多次反射和沿井傳播，並徑向干涉的那些波。對於地層橫波速度大於井中流體波速的硬地層，井中以大於橫波全反射角射向井壁的波，即使經過井壁間多次反射，能量也不會散失到井外，這部分波徑向干涉形成駐波所對應的導波，沿井傳播沒有衰減，統稱為傳播模式。偽瑞利波和斯通利波就屬於這一類。

構成部分

那些以小於橫波全反射角射向井壁又多次在井壁間反射的波，每在井壁反射一次，就會有部分能量透射到井外，這部分波在井內傳播徑向也產生干涉效應形成導波。由於能量不斷的被泄漏到井外，這類導波是衰減的，稱為泄漏模式波，或簡稱漏模。以縱、橫波臨界角射向井壁的反射波，稱為迴響波，也構成導波的一部分。

分類及形成

當介質中有一個以上的交界面存在時，就會形成一些具有一定厚度的“層”。位於層中的超音波將要經受多次來回反射，這些往返的波將會產生複雜的波形轉換且波之間發生複雜的干涉。若一個彈性半空間被平行於表面的另一個平面所截，從而使其厚度方向成為有界的，這就構成了一個無限延伸的彈性平板。位於板內的縱波、橫波將會在兩個平行的邊界上產生來回的反射而沿平行板面的方向行進，即平行的邊界導致超音波在板內傳播。這樣的一個系統稱為平板超音波導。除此之外，圓柱殼、棒及層狀的彈性體都是典型的波導。在波導中傳播的超音波稱為超聲導波。

導波長測量

利用微波全反射測量導波長

可用下式進行計算：

其中，λ是工作波長，它是微波源發射的電磁波在波導中傳播的波長，它是連續的等幅波。在自由空間或波導中傳播工作波長是相同的。

這種波的發射機構是反射式速調管中的電子束經受速度調製後所發射的電磁波。

微波在波導兩側全反射沿Z方向傳播

微波在波導中全反射使電磁場沿Z方向出現周期性分布，對應的長度稱為波導波長λg：

可用吸收諧振的方法測量微波發射頻率，然後再計算工作波長λ。圓柱形腔體經耦合孔與波導相通，改變腔體的固有頻率，當與微波的頻率相同時。腔體就共振吸收微波能量，傳播的微波能量就會減小，從而測到微波頻率。

用駐波的方法測量波導波長。在波導中形成駐波，用測量線測量駐波中的電場，可求得λg 。

利用駐波測量導波長

當矩形波導（單模傳輸TE₁₀模）終端（Z=0）短路時，將形成駐波狀態。波導內部電場強度（參見圖三之坐標系）表達式為：

在波導寬面中線沿軸線方向開縫的剖面上，電場強度的幅度分布如圖所示。

將探針由縫中插入波導並沿軸向移動，即可檢測電場強度的幅度沿軸線方向的分布狀態（如波節點和波腹點的位置等）。

將測量線終端短路後，波導內形成駐波狀態。調探針位置旋鈕至電壓波節點處，選頻放大器電流表表頭指示值為零，測得兩個相鄰的電壓波節點位置（讀得對應的遊標卡尺上的刻度值Z_1節和Z_2節），就可求得波導波長為：

由於在電壓波節點附近，電場（及對應的晶體檢波電流）非常小，導致測量線探針移動“足夠長”的距離，選頻放大器表頭指針都在零處“不動”（實際上是眼睛未察覺出指針有微小移動或指針因惰性未移動），因而很難準確確定電壓波節點位置，具體測法如下：

把小探針位置調至電壓波節點附近，儘量加大選頻放大器的靈敏度（減小衰減量），使波節點附近電流變化對位置非常敏感（即小探針位置稍有變化，選頻放大器表頭指示值就有明顯變化）。記取同一電壓波節點兩側電流值相同（I₀）時小探針所處的兩個不同位置（Z_1左及Z_1右）（電流值越小越精確），則其平均值即為理論節點位置：

用相同的方法測得相鄰電壓波節點（Z_2節）處的Z_2左及Z_2右

最後可得（如下圖）。

注意：① 測出一個電壓波節點位置之後，將小探針向相鄰波節點移動時，要隨時加大選頻放大器的衰減量，以防選頻放大器電流表過載損壞！

② 為檢驗測量的準確性，可以套用理論公式進行驗算：