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1、摘要 科技、医疗产业的发展，一方面给人们的生活带来了便利，但是另一方面会产生大量的危害废物（危险废物是指列入国家相关标准或者在国家规定的危险废物鉴别方法和鉴别标准有明确规定的具有危险特性的固体废物）。如果处置不当会给人类健康、自然环境造成极大危害。我国对于危险废物处理方法采用主要安全填埋法，即选取适当的场地，把危险物搁置并使其与环境隔离。 根据我国先关标准规定，危险废物填埋场必须安装双衬层防渗系统防止垃圾渗滤液通过渗漏位置污染地下水。主防渗层应选用厚度大于1.5mm的土工膜主次防渗层均应铺设膜上、膜下保护层。土工膜极容易破损，主要是因为不规则的焊接、铺设膜上、膜下防护层时施工机械的重压、填埋场
2、运营阶段的化学腐蚀引起。 危险废物填埋场土工膜破损引起的后果非常严重，垃圾渗滤液将对地下水产生严重污染，主要变现为：有臭味、地下水不清澈、三氮、COD含量超标；酚、油含量超标；细菌、病毒含量超标。 因此准确、快速定位土工膜渗漏位置有着重要的实际与经济意义。 目前，我国垃圾填埋场防渗层渗漏检测的方法主要有高压直流电法，其原理是在膜上、膜下分别安装供电电极，并施加高压直流电。由于防渗漏层的高阻特，当没有破损时，回路中没有电流或者电流很小；当有破损时，回路中的电流就会变大，此时，利用电压测量仪器测量膜上、膜下的电势分布，在漏洞处会有电势的正负跳变。利用此原理定位渗漏位置。高压直流电法要求主次防渗漏层
3、之间具有一定厚度的粘土层用于铺设供电和检测电极。粘土成本较高，因此我国许多新建的危险废物填埋场往往用GCL代替粘土层，导致高压直流电的电极无法铺设。因此，利用传输线法模型，将导电纤维横纵成网铺设在膜下的检测层中，实现渗漏区的定位。本设计为传输线法填埋场渗漏检测供电电源，即为一信号发生器。波形发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它的应用非常广泛。它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。本系统利用单片机AT89S52采用程
4、序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。最终目的为为传输线法填埋场渗漏检测供电电源。【关键词】 危险物填埋场 传输线法 信号发生器 锯齿波 方形波 矩形波 ABSTRACT The development of science and technology, medic industry, on the one hand ,bring c
5、onvenience to the peoples lives ,on the other hand ,it generates large quantities of hazardous (hazardous waste is that listed in the nation hazardous waste list or solid which have hazardous properties according to the provisions of the sates hazardous waste identification standards and methods ).I
6、f disposed improperly,it will caused t harm for the human healthy and nature environment .At present ,the main forms of treatment for hazardous waste are :curing method ,chemical and biological method ,incineration method ,landfill method at all.At present hazardous waste treatment method mainly ado
7、pts the safe landfill in our country .that is choosing the appropriate venue and on the membrane. According to our country related standards ,hazardous ,hazardous waste landfill must be installed double liner system to prevent landfill leachate to pollute groundwater which seepage by soil layer .the
8、 main impermeable layer should use thickness of HDPE film not less than 1.5mm (also called geomembrane ),the second Impermeable layers should be chosen thickness not less than 1mm ,all of them should be laid protective layer under the membrane. Geomembrane is easy to be damaged mainly due to irregul
9、ar to pollute welding,weight of the machine when laying protective layer under or on the geomembrane,caused by chemical corrosion in landfill operation phase .Hazardous waste landfill geomembrane breakage cause very serious consequences ,effect of landfill leachate on groundwater will exist for a lo
10、ng time ,through the leakage ,it will cause serious pollution for groundwater. The main show is :groundwater pollution ,and has peculiar smell ,COD，three nitrogen content exceed the standard, oil, seriously, bacteria and E. coli levels exceed the standard. Therefore, positioned for geomembrane accur
11、ately ,quickly has important practical and economic significance. Currently，Impermeable layer of landfill leak detection methods are mainly high voltage DC，The principle is that the film, the power feeding electrodes were installed under the membrane, and applying a high voltage direct current. Sinc
12、e impermeable layer impedance special, when there is no damage when there is no current or loop current is very small; When damaged, the loop current will be larger，this time ,Measured by the voltage measuring instrument film, the electric potential distribution under the membrane, the hole will be
13、at negative potential jump,With this principle locate leak location.Waveform generator signal source is a circuit under test, mainly to provide the required known signal ( a variety of waveforms ), then with other instrument measuring the parameters of interest. Visible signal source in a variety of
14、 experimental and test processing, its application is very broad. It is not a measurement instrument, but according to the users requirements, as the excitation source, simulation test signal, is provided to the circuit to be tested, to meet the needs of measuring or various practical needsAt presen
15、t our country has already started the development of a waveform generator, and achieved gratifying results. But on the whole, our country has not form real waveform generator industry. On the current domestic mature products, a number of PC equipment card, independent of the instrument and VXI syste
16、m modules rarely, and our current waveform generator types and properties are associated with similar foreign products in the larger gap, so step up to this kind of product development is imminent.This system uses single chip microcomputer AT89S52 using program design method for generating sawtooth,
17、 sine wave, square wave three waveform, then through D / A converter DAC0832converts digital signals into analog signals, filtering and amplifying, and ultimately by the oscilloscope display, can produce the waveform. Through the keyboard to control the three waveform selection, frequency change, an
18、d through the1602 LCD display their respective types and values, system generally includes a signal generating part, a D /A conversion part and a liquid crystal display part three part.【Key words】 hazardous waste landfill transmission Signal generator square wave sawtooth wave rectangular wave singl
19、e chip microcomputer 目 录摘要IABSTRACTIII第1章 绪论11.2 我国危险废物处置方式21.3 我国危险废物填埋场的现状及存在问题4第2章 传输线法填埋场渗漏检测概述72.1传输线法原理72.2 测距方程推导82.2.1行波法测量测距方程推导82.2.2检测故障分析法的推导102.3 本设计的主要任务12第3章 数字信号发生器的介绍133.1 数字信号发生器的定义143.1.1定义与应用143.1.2.数字信号的特点143.1.3信号发生器的分类153.2 研究信号发生器的目的及其发展18第4章 波形的概述204.1矩形波204.2 三角波214.3 正玄波21
20、4.4 波形的产生224.4.1.直接模拟法234.4.2.直接数字法23第5章 方案的设计245.1 信号发生电路的设计245.2 单片机的选择255.3显示方案255.4 输入方案26第6章 芯片的介绍266.1 单片机AT89S52266.2 数模转换器DAC0832316.3显示屏 LCD1602346.4 数据储存RAM6116366.5 锁存器74HC37337第7章 系统的设计397.1 硬件的设计397.2 软件的设计45结 论47附录48参考文献50致 谢5149 第1章 绪论1.1 我国危险废弃物的处理现状最初的时候，危险废物被认为来源于工业。由于世界各国工业化进程的加速，
21、各种工业产生的有毒有害的危险废物对环境和健康的影响日益显著，这些危险废物的出现，对环境造成严重污染，同时也给城市垃圾的处理和处置增加了很多困难。因此，大多数人认为工业活动是产生大量危险废物的罪魁祸首。随着人们对合成物质性质的了解和对环境问题认识的加深，所认识到的危险废物的范围也在逐渐扩大。随着社会经济的发展，危险废物不再只是工业生产的产物，虽然危险废物的主要来源还是工业，但其来源还包括居民生活、商业机构、农业生产、医疗服务，甚至包括不完善的环保设施等。对于我国，危险废物的来源主要为石油化学工业、化学工业、钢铁工业、有色金属冶金工业等行业。据统计，我国2003年工业危险废物产生量为1170万吨。
22、其中，按种类分，碱溶液和故态碱、无机氟化物、含铜废铁、废酸和故态酸、无机氰化物、含砷废物、含锌废物、含铬废物等产生量较大；按地区分，贵州、四川、江苏、辽宁、山东、广西、广东、重庆、湖南、上海、河北、甘肃、云南等13个省市产生量占全国总产生量的80以上；按行业分，工业危险废物产生与99个行业，重点有20个行业，其中化学原料及化学制造业产生的危险废物占总量的40。另外，社会生活中产生了大量废弃的含有镉、汞、铅、镍等的废电池和日光灯管等危险废物。我国对危险废物的处置长期重视不够，集中处置设施建设严重滞后，集中处置率低。我国在危险废物处置领域尚处于探索和起步阶段2。目前，只有深圳、上海、天津、沈阳、杭
23、州等极少数城市建成了危险废物集中处置设施，处理能力仅18万t/a，但处置功能不全。全国还没有一座功能齐全的综合性危险废物处置场投入运行。表1-1列出环境统计公报公布的19962003年间我国危险废物的产生量、排放量、贮存量、利用与处理处置量。由表可看出，2002年，工业危险废物处置率仅为24.2%, 由于国家对危险废物处置的重视，2003年固体废物处置率有了较大幅度的提高，增长到37.5%。但我国危险废物的处置水平低，不符合安全处置标准，没有防渗设施的填埋和没有尾气处置的焚烧，极易产生二次污染。表1.1 中国危险废物产生及处理情况 单位：万tTable 1.1 The situation of
24、 the hazardous waste generation and processing in China年度产生量排放量利用量贮存量处理处置量1996993225485432711997199897445.84283871311999101536.046539713220008302.640827617920019522.1442307229200210001.7392383242200311710.3427423375注：在“利用量”和“处置量”中含有利用和处置往年量。与日俱增的危险废物产生量，以及每年300多万吨的危险废物临时贮存，而且已成为污染环境的一大隐患。随着国务院关于全国危险
25、废物和医疗废物处置设施建设规划的批复，根据现有危险废物产生量和历年累积的待处置量，兼顾一并处置的医疗废物量，共规划建设功能齐全的综合性危险废物处置工程31项，包括北京、黑龙江（哈尔滨）、辽宁（沈阳）、广东（深圳和惠州）、江苏（苏州和扬州）、浙江（杭州）、福建（福州）、湖北（咸宁）、山东（淄博）、湖南（长沙）、吉林（吉林）、新疆（乌鲁木齐）以及其他危险废物处置工程。新增危险废物处置能力282万t/a，投资69.8亿元；医疗废物集中处置设施300个，新增医疗废物处置能力2080t/d,投资68.9亿元；31个省放射性废物库填平补齐、扩容改造等，新增库容15 300m3，投资5.5亿元。我国迎来了危
26、险废物处理处置的高峰期。1.2 我国危险废物处置方式危险废物的处理处置方式与该国家和地区危险废物特点以及经济状况有关，但通常在选用危险废物处理处置技术时，除了考虑废物特性和技术的经济性外，还要考虑这项技术的发展水平、技术可靠程度，环境安全性等。目前，我国危险废物的处置方法有物理化学方法和焚烧方法3,4。对于工业生产中产生的某些不易直接焚烧或填埋的含油、含酸、含碱或含重金属的废液，要先通过物理、化学处置。经过处理后的有机溶剂可以用做燃料或做焚烧炉的辅助燃料，浓缩物或沉淀物则可送去填埋或焚烧。因此，物理、化学方法也是综合利用和预处理的过程。焚烧处理技术是将可燃性废物置于高温炉中，使其可燃成份充分氧
27、化分解的一种处理方法5,6，适合于有机危险废物和有机无机混合废物的处理。焚烧可以有效破坏废物中的有毒有害有机废物，彻底消除病原性污染，破坏和分解有毒物质的化学结构，并且可以考虑进行能源和副产品的回收。同时可以显著的减少废物的体积和质量，有利于废物的最终安全处置，是实现危险废物减量化、无害化的最快捷和最有效的技术。我国处理固体废物的技术起步较晚，近年来我国垃圾焚烧处理技术得到了快速的发展。我国城市垃圾的焚烧技术开始于80年代初期，1987年在深圳建成了我国第一座工业化垃圾焚烧发电厂，日处理城市生活垃圾300吨。90年代后期固体废物的焚烧技术得到迅速发展。天津市危险废物处理处置中心于2003年9月
28、1日正式投入使用，总投资1.3亿元人民币，为中法合资企业，占地130亩，具有焚烧、物化处理、安全填埋等功能。是国内首座综合性危险废物处理处置中心。该中心处理水平达到国际标准，2005年通过了摩托罗拉、美国通用和英特公司的全球审计，符合他们要求的危险废物处理标准。目前主要处理的危险废物有各大医院手术后的残余肢体、传染性物体、废药、带有污染及有毒的工业垃圾、有害农药、废电池、废酸、废碱、废溶剂及有毒有害化学品等。中心分为四部分，其中有毒有害废物焚烧厂每年可焚烧危险废物13500 t（约40 t/d）。焚烧处理设施采用旋转窑处理设备，设计日处理能力为60 t/d。沈阳在“八五”环保科技攻关基础上，建
29、成了沈阳危险废物焚烧厂。处理能力为30t/d。建设两条危险废物焚烧线，一条是多氯联苯工业危险废物焚烧线，用于焚烧多氯联苯及含氯大于3%的工业危险废物，处理能力15t/d； 另条是医疗废物焚烧线，处理能力也是15t/d；全厂年处理能力8000t/a。杭州市危险废物处理处置中心于2004年6月20日正式投入使用，总投资约1.0亿元人民币，占地41公顷，为中德合作项目杭州市工业固体废物处置示范项目（杭州大地环保有限公司负责实施）。已完成项目一期工程的建设，包括国内第一套拥有自主知识产权的旋转窑危险废物高温焚烧装置，较完善的危险废物收集暂存系统，多套专用危险废物物化处置装置等设施。其中有毒有害废物焚烧
30、厂每年可焚烧危险废物18250 t（约50 t/d）。焚烧处理设施采用旋转窑处理设备，设计日处理能力为60 t/d。近年来，北京、淄博、福州等地建设了企业化运作的危险废物焚烧厂。沈阳、武汉、西安、济南、大连、青岛、太原、广州等地，也建成了企业化运作的医疗废物集中焚烧处理厂。但废物只有达到所要求的热值，才能进行焚烧；某些废物（如易爆废物）的焚烧会对处置过程构成威胁，则不能焚烧处置；不能采用焚烧方式处理的危险废物以及采用焚烧方式处理危险废物后产生的灰分和不可燃成分都必须进行填埋处置。1.3 我国危险废物填埋场的现状及存在问题危险废物填埋场是危险废物最终的处理场所。不过，危险废物填埋场造价非常高昂，
31、同时，填埋场中填埋的危险废物将永远存在。虽然对危险废物填埋场建设要求十分严格，所用材料均是最牢靠的，但最牢靠的材料也有使用寿命。由于危险废物的存在年限可能远远超过危险废物填埋场人工铺设材料（如高分子内衬等）的使用寿命，因此，一定要千方百计地降低进入危险废物填埋场的危险废物数量，一方面延长造价高昂的填埋场的使用寿命；另一方面降低危险废物填埋场的环境风险。危险废物填埋场需要满足以下要求：要有满足要求的防渗层，不得产生二次污染。当天然基础层饱和渗透系数小于1.010-7cm/s时，且厚度大于5m时，可直接采用天然基础层作为防渗层；天然基础层饱和渗透系数为（1.010）10-7cm/s时，可选用复合衬
32、层作为防渗层，高密度聚乙烯的厚度不得低于1.5mm7；天然基础层饱和渗透系数大于1.010-6cm/s时，需采用双人工合成衬层（高密度聚乙烯）作为防渗层，上层厚度在2.0mm以上，下层厚度在1.0mm以上。要严格按照作业规程进行单元式作业，做好压实和覆盖。要做好清污水分流，减少渗沥水产生量，设置渗沥水导排设施和处理设施。对易产生气体的危险废物填埋场，应设置一定数量的排气孔、气体收集系统、净化系统合报警系统。填埋场运行管理单位应自行封场处理，进行有效的覆盖和生态环境恢复。填埋场封场后，经监测、论证和有关部门审定，才可以对土地进行适宜的非农业开发和利用。防渗层对阻隔渗滤液于填埋场中,防止迁移至填埋
33、场之外的环境,污染土壤和地下水起这至关重要的作用。HDPE因其渗透系数达到10-12cm/s或更低而被广泛用作填埋场防渗材料，在填埋场人工衬层铺设期间，由于机械或人为的不规范操作会使衬层破损并且在接缝处容易留下孔隙。在运营期间，由于地基不均匀下陷、缩性形变、机械破损、化学腐蚀等原因引起HDPE膜渗漏。早在1978 年，美国环境总署就报道过所有的垃圾填埋场都会渗漏。据报道，意大利的25个填埋场平均每英亩有6.2个漏洞，其中大于100平方厘米的320个漏洞中（Colucci 和Lavagnolo，1995）；美国每英亩的防渗层中有9.11个漏洞（Laine和Darilek，1993）；加拿大和法国
34、的11个单土工膜衬层的填埋场中每英亩有0.82个漏洞。我国由于受到体制的影响，目前的填埋场建设没有做到合理的分期建设。有些填埋场的建设规模过大，土工膜铺设完工后，要经过5年甚至10年才能被废物所覆盖。土工膜长期暴露在环境之中，受气候影响，性能有所下降。尤其是使用土工布作为HDPE膜上的保护层时，土工布耐候性很差，会发生严重的破损。同时，填埋场在施工过程中存在组织和管理方面的问题，其中最大的问题就是填埋场建设中，施工标段往往不是根据设计要求、施工便捷、质量保证等因素进行划分，而是由建设方和主管部门等人为因素决定的。填埋场的施工分段、分区域进行，往往造成施工工序的交叉，对已经铺设的HDPE膜造成破
35、坏。比如，为了赶工期，施工单位开始在基本具备条件的地基层铺设HDPE膜，土建施工单位又要跨过HDPE膜进行土建施工，使得对HDPE膜的保护措施形同虚设，造成HDPE膜的损坏。对于山谷型填埋场，土建和防渗的施工要从最下层开始。在防渗施工已经开始时，土建施工的土方工程还在进行，由于爆破等施工原因飞溅下来的碎石会对已经铺设的HDPE膜造成很大的伤害。另外在已经铺设HDPE的场地输送砖石物料，同样对土工膜伤害极大。中国环境监测总站根据国家环保总局发出的关于47个环境保护重点城市生活垃圾处理处置设施环境监测和信息发布的通知（国家环境保护总局环发200258号）精神，对全国47个环境保护重点城市生活垃圾处
36、理设施的污染物排放情况及其对周围环境的影响开展调查，对近年来投入运行且较为规范的填埋场、焚烧厂、堆肥厂进行一次集中的环境监测。本次调查了54个垃圾填埋场，完全符合生活垃圾填埋场污染控制标准（GB168871997）“生活垃圾填埋场工程设计环境保护要求”的卫生填埋场仅有7个，占13%，基本符合（系指有防渗工程、垃圾渗滤液输导、收集和处理系统的填埋场）的垃圾卫生填埋场35个，占65%，基本达到一般建设要求的垃圾填埋场（系指有防渗工程、能进行简单氧化塘或沉淀池处理的填埋场）12个，占22%。各填埋场渗滤液的监测统计结果表明，悬浮物、化学需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮和大肠菌值均有
37、不同程度超标，其中悬浮物的超标率为21.4%，超标范围为0.196.89倍；化学需氧量的超标率为40.5%，超标范围为0.1931.8倍；生化需氧量（BOD5）的超标率为28.6%，超标范围为0.0929.6倍；氨氮的超标率为31.0%，超标范围为0.25129.7倍；大肠菌值的超标率为11.9%，超标范围为0.253330倍。填埋场渗滤液超标率为71.4%，主要污染指标为化学需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮和大肠菌值。各填埋场地下水监测统计结果表明21，地下水中高锰酸盐指数、总大肠菌群、氨氮均超标，高锰酸盐指数超标率为14.3%，超标范围为0.016倍；总大肠菌群、氨氮超标
38、较为普遍，其超标率分别为74.3%和57.1%，总大肠菌群超标范围为1.279332倍，氨氮超标范围为0.0392.2倍。填埋场地下水超标率为88.6%，主要污染指标为氨氮和总大肠菌群。无组织排放废气的监测统计结果表明，氨的达标率为100%，颗粒物仅沈阳赵家沟填埋场超标1.57倍，硫化氢、臭气浓度、甲硫醇的超标率分别为8.3%、16.0%、4.9%；硫化氢超标范围为0.135.06倍，臭气浓度超标范围为0.76.93倍，甲硫醇的超标范围为0.511.27倍。填埋场废气无组织排放超标率为15.0%，主要污染指标为硫化氢、臭气浓度。目前，全国尚无一家生活垃圾填埋场完全符合国家排放污染物控制标准的要
39、求。我国危险废物填埋场中衬层出现渗漏的问题不突出，主要原因是危险废物安全填埋场的数量不多，废物入场控制比较好；一些填埋场废物填入量少，基本上是空的；废物是飞灰等单一物料等等。另外监测井布置不甚科学等因素，也掩盖了衬层的问题，而实际上存在的问题不容忽视。第2章 传输线法填埋场渗漏检测概述2.1传输线法原理1983年，美国的J.O.Parra第一次对高压直流电法德原理进行了探究，并构造了填埋场的分层介质模型，将破损位置电流用面电流源进行分析，推导了HDPE膜上介质中的电势分布情况；1995年J.R.Wait建立了一个简单的模型，认为破损位置电流产生的效果等同于电流源；1999年，G.Tdarile
40、k等人运用计算机仿真进一步分析了Parra构造的模型，并得到，破损处电流电势分布和点电流源在半无限空间中的分布相似。我国的一些研究人员对垃圾填埋场检测也展开了一些卓有成效的探讨。中国环境科学研究院的能昌信研究员分析了填埋场的电学特性，构造了填埋场高压直流电法德等效物理模型。指出由于土工膜的存在，使得填埋场具有了一定的整流特性，并构造了填埋场三层煤质模型，指出漏洞电流在膜下媒质的电势分布与半空间中点电流源的分布相似，使定位算法得到了化简；杨萍博士根据危险废物填埋场的结构以及其规模不大的原理，推导了渗漏检测的封闭空间模型，利用HDPE膜的高抗特性，提出了用有限元方法分析检测层电势的分布情况；管绍朋
41、博士将填埋场渗漏检测模型与直流电路进行比较，指出模型中的电阻可以由渗漏位置的电阻、HDPE膜下介质电阻EPE膜下介质电阻三部分组成。HDPE膜下介质电阻可以等效为膜下供电电极的接地电阻。并对膜上供电电极至渗漏位置的电阻表达式进行推导。分析总结前人利用各种方法进行渗漏检测的研究成果，可以看出，高压直流电法时国内外垃圾填埋场渗漏检测最广泛的应用方法。而其中的膜下检测法更是普遍应用在危险废物填埋场中进行实时定位，膜下检测法需要在两层防渗层下铺设检测电极和供电电极，着要求在主次放射层之间铺设有一定厚度的粘土层，但是，目前我国许多新建的无线废物填埋场往往用GCL（膨润土防水毯）代替粘土层，GCl厚度在厘
42、米级，因此膜下供电电极和检测电极将无法铺设，现有的检测技术无法达到工程的需要，有必要进行全新检测方法的探讨。根据工程需要，将一检测层铺设在HDPE膜和GCl之间，并将导电纤维横纵成网铺设在检测层上。对任意相邻的2条导电纤维构成的传输线模型进行逐一测量。渗漏区域虽为不规则区域，但导电纤维将渗漏区域分割成许多微元，每个微元的边界由网状的导电纤维边界确定，因此，可以认为渗漏区域为矩形。 下节分别利用行波法和故障分析法推导测距方程。2.2 测距方程推导2.2.1行波法测量测距方程推导行波法测量测距方程推导示意图见图2.7。行波法模型的电源可以采用阶跃激励，同时，也可采用脉冲激励。阶跃信号具备良好的识别
43、负载功能，而脉冲信号具备优越的时间与距离区分能力。因为需要检测的是HDPE膜的渗漏位置，可以只考虑该膜与土壤层之间界面中的检测层水平面上的二维分布。图2.7中虚线包围的部分表示渗漏区间，其电学参数在渗滤液的影响下将发生化（介电常数、磁导率、电导率）。在一端加上脉冲激励，另一端加上与检测层匹配的负载，其阻抗大小等于传输线的特性阻抗。由2.1节中行波推导可知，当没有渗漏发生时，模型将没有反射波存在。反之，由于渗漏区间与传输线特性阻抗不匹配将有反射波存在。通过测量两分界面反射波到达始端的时间，即可推算出相应的渗漏位置。图2.7行波法测量示意图Figure 2.7 Sketch map of trav
44、elling wave method图2.7可转化为图2.8的模型，传输线可分为三段，未渗漏、渗漏、未渗漏，假设两导线之间间距为d，导线半径为a，媒质电导率依次为1,2,1 ,介电常数为1,2,1,磁导率为1,2,1（下脚标1表示未渗漏区间，2表示渗漏区间）。则相应的分布电容，分布电感，分布电导，分布电阻依次为： (2.83) (2.84) (2.85) , (2.86) 利用电容电感表达式，得到传输线的特性阻抗为： (2.87) 信号源发出的激励，当遇到第一个阻抗不连续界面时，将会有反射波出现, 并沿线传回到初始端，回到电源，被电源吸收。若假设反射波在第一个反射界面发生的时间为t=0，波形幅
45、值为1 , 那么，在经历时间t1 =2l1/v1 后(v表示电磁波在传输线上的传播速度，波速和垃圾渗滤液组成成分有关)，从第一个不连续界面出现反射回到始端的第一个行波；在时刻t2 =t1+ 2l2 / v2，出现从第二个不连续界面反射回到始端的第二个行波，如 图2.8所示。由此可知, 在传输线上的波形是沿着时间轴上电压入射波( V+) 与电压反射波 ( V- ) 的叠加。图2.8中的Z1 、Z2和Z1 分别为各段传输线的特性阻抗。v1,v2代表电磁波在不同介质中的传播速度。图2.8行波法测量原理 Figure 2.8The principle of travelling wave method
46、在t=0到t1=2l1/v1 之间的时间段,因为还没有反射波到达, 因此波形为h(t)=v1+ 。在t1到t2 =t1+2l2/v2 之间的时间段，第一个反射波已反射到始端,波形为： (2.88) 式中表示第一个分界面处的电压波反射系数。则由式（2.64）可知，由此可求得该处的输入阻抗。在t2之后，第二个分界面的反射波也传到了始端,波形为： (2.89) 由图2.8可知：) (2.90) (2.91)将式(2.89)、(2.90)、（2.91）代入式(2.88)可得： (2.92)由式（2.92）即可计算出不连续界面的输入阻抗，其次电磁波沿传输线的传播速度可由式给出。则第一个反射界面距始端距离l1=v1t1/2，第二个反射界面距第一个反射界面的距离l2=(t2-t1)v2/2，则渗漏位置为l1到l2之间的区间，将式(2.83)、(2.84)代入，得渗漏区间为 (2.93)简化得(，）。由此测距方程可以看到，只需知道渗漏及未渗漏区间的电学参数（磁导率、介电常数、电导率）就可以通过测量行波传输时间定位渗漏区间。但是一方面填埋场的环境各异，导致模型中参数测量难度较大；另一方面，行波波头难以提取，测量精度不高。因此用故障分析法进行进一步推导。 2.2.2检测故障分析法的推导(1)测量原理土工膜发生渗漏时，渗滤液渗漏到检测层上，此时，传输线间介质不再均匀。如图2.9所示。此时传输线