一种多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法及超表面结构

技术领域

本发明涉及无损探测系统的探地雷达信号增强技术领域，尤其是涉及一种多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法及超表面结构。

背景技术

电磁超材料具有定制的电磁属性，能够有效地操纵电磁波，具有反常折射和反射、传播波到表面波的耦合、平面全息图、聚焦镜片、光子自旋霍尔效应和其他性能。超表面功能电磁器件具有强大的波操控能力，表现出多样功能，且通常又薄又平，在现代集成光学应用中具有广阔的前景。

对于穿墙雷达、探地雷达等无损检测领域和其他的一些阻抗失配系统中，消除两个介质界面处不必要的反射具有非常大的应用价值。

例如，超宽带辐射的探地雷达GPR是目前用于探测和成像埋地物体的一种电磁技术，其主流工作频率通常在10-5000MHz范围内。界面处的阻抗失配取决于这两种介质之间的折射率差异。为了匹配两者的阻抗，通常用传统方法，如切比雪夫传输线，设计单层或多层介质抗反射膜来匹配负载。单层抗反射膜是最简单的方法，需要折射率满足特定条件，且介质层厚度为工作波长的四分之一，但其工作带宽通常很窄。另一方面，虽然多层抗反射膜带来了更宽的工作带宽，但它的厚度也大大增加，使其在吉赫兹频段及更低频频段的应用性降低。因此传统方法往往不能兼具带宽和器件尺度这两方面。

此外，现有的无损探测系统，如探地雷达信号增强技术中，主要采用图像处理的方式对原始信号进行一系列增强，如基于图像明显特征的直达波、地表反射波去除，背景去噪、图像滤波及增益等。这些方法本质上只是对原始数据进行显示增强，并不会增加更多有用的信息。同时，噪声去除时也会不可避免地滤掉一些有用信号，造成后续信息判读的失误与遗漏。利用电磁超材料也可制造出具有增益和频率选择性功能的天线，但当增益后的信号传播到待检测体表面时同样会有大量信号被反射，无法进入被测内部。

因此，阻抗失配成为无损检测领域亟待解决的问题，对电薄尺度和宽带减反射设计的需求越来越大，利用超表面功能电磁器件可以制造出轻薄、透射增强、超宽带的阻抗匹配层。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种超宽带透射增强、超薄低损耗、可调谐性、多角度入射适用的多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法及超表面结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、基于小反射理论，设计切比雪夫传输器以确定每一层介质的介电常数，具体为：基于总反射率与切比雪夫多项式的对应关系，求解每层界面处的反射系数，逐步递进计算得到匹配层各层介质的阻抗，进而计算得到匹配层的介电常数；

步骤S2、基于多层干涉理论，加载金属谐振环后，确定其所在界面的透反射系数变化，计算电磁波由检测场景介质经过抗反射匹配层传播到待测介质时，抗反射匹配层的总反射系数；

步骤S3、基于电磁波干涉相减所得的零反射理论，调节金属谐振环的结构参数，以保证在介质层尺寸减小时，阻抗匹配的频带变化在预设范围内；

步骤S4、根据零反射理论和频率调节需求，在介质层厚度不变的情况下，调节金属谐振环的结构参数，对抗反射匹配层的工作频段进行平移。

优选地，所述步骤S1具体为：

已知空气阻抗Z

Γ(θ)＝2e

＝Ae

其中，θ为电磁波在每段匹配层中传播时的相位延迟，θ

secθ

由以上公式计算出每层界面处的反射系数，进而采用公式Γ

优选地，所述步骤S2中的抗反射匹配层为单层抗反射宽带匹配层的总反射系数或双层抗反射宽带匹配层，对应的总反射系数分别为：

单层抗反射宽带匹配层的总反射系数为：

式中，下表0、1和2分别表示检测场景介质、抗反射匹配层及待检测介质，r表示电磁波在不同介质交界面的反射系数，φ表示反射系数对应的相位，θ为电磁波在抗反射匹配层介质中传播时的相位延迟；

双层抗反射宽带匹配层的总反射系数为：

式中，下标0、1、2分别表示检测场景介质、第一层抗反射宽带匹配层及第二层抗反射宽带匹配层，下标es表示第二层抗反射宽带匹配层与待测介质所构成的整体；r表示电磁波在不同介质交界面的反射系数，φ表示反射系数对应的相位，θ为电磁波在第一层抗反射宽带匹配层介质中传播时的相位延迟。

根据本发明的第二方面，提供了一种多层宽带可调谐抗反射超表面结构，采用所述的多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法制得，所述超表面结构包括介质板，所述介质板的前表面刻录有呈周期排列的金属谐振环，与介质板一起形成抗反射匹配层；所述金属谐振环为结构参数可调节以实现电磁波在超宽可调频带内全部透射的金属谐振环；

所述抗反射匹配层为单层抗反射宽带匹配层或双层抗反射宽带匹配层；所述单层抗反射宽带匹配层包括一层介质板，所述介质板的前表面刻录呈周期排列的第一层金属谐振环，后表面刻录呈周期排列的第二层金属谐振环；所述双层抗反射宽带匹配层包括两个相贴合的第一层介质板和第二层介质板，所述第一层介质板前表面刻录有第一层金属谐振环，所述第二层介质板前表面刻录有第二层金属谐振环；

所述第一层金属谐振环、第二层金属谐振环均为金属谐振裂环，且大小略小于周期长度，且厚度极薄。

优选地，工作带宽100％下的单层抗反射宽带匹配层的厚度小于0.2倍电磁波波长、双层抗反射宽带匹配层的厚度小于0.35倍电磁波波长。

优选地，所述抗反射匹配层为单层抗反射宽带匹配层，所述第二层金属谐振环为带直条谐振器的金属谐振裂环。

优选地，所述金属谐振裂环为内外嵌套的圆形双裂环谐振环或内外嵌套的方形双裂环谐振环。

优选地，所述第一层金属谐振环和第二层金属谐振环的排列周期相同，且两层中处于同一单元的金属谐振环通过同一中轴线。

优选地，所述介质板为相对介电常数在1-8之间的低损耗介质板。

优选地，所述介质板的厚度、介电常数、金属谐振环的结构参数依据待匹配介质的介电常数，进行适应性调节以实现宽带抗反射。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)超宽带透射增强：本发明基于多层切比雪夫传输器与超材料相结合，通过使用裂环谐振器调节不同介质界面处的反透射相位及振幅，设计出了同样宽带却更加轻薄的超表面电磁功能器件；相较于现有技术中的抗反射膜，带宽有了显著的提高，其中，单层抗反射宽带匹配层拥有65％的相对带宽，双层抗反射宽带匹配层拥有100％的相对带宽，工作带宽与现有技术相比大幅提升；后者可与探地雷达天线的100％辐射带宽相匹配。

2)轻薄低损耗：本发明设计的多层宽带可调谐抗反射超表面结构有效替代了介质层的一部分厚度，由于超表面结构厚度不足1mm，可忽略不计，由此得到了更加轻薄的匹配层，较小的厚度也极大降低了匹配层本身的损耗。

3)频率可调谐：使用的金属谐振环超表面结构可有效调节匹配层的工作频带范围，引入金属谐振环表面使得原工作频率为1GHz-2.5GHz切比雪夫传输器的中心工作频率偏移13％-27％，并且相对带宽不受影响，均保持在100％左右。

4)鲁棒性强：本发明引入金属谐振环超表面来调节部分反射系数的幅值和相位，以及优化介质板的厚度，因此金属谐振环结构参数与介质板厚度之间有较强的关联，可根据需要灵活调节介质板厚度；金属谐振环的结构并不拘泥于圆形裂环，如单层和双层匹配层的第二层谐振环就不同，具有相似电磁共振特性的金属结构均可以采用；当介质板的介电常数在上下25％范围内变动时，抗反射性能和工作带宽仍然较好，说明匹配层的透射增强性能对介质板的相对介电常数依赖性不强，但是不能破坏渐进匹配的原则；这种金属谐振环结构的多样性，介质板厚度选择的灵活性、介电常数的不敏感特性，以及材料选择的广泛性，在制造和应用上具有很大的优势。

5)多角度入射：由于本发明采取周期性排列的中心对称超材料谐振单元，正入射情况下该类宽带匹配层对入射波的极化模式并不敏感；当电磁波入射角从0°到60°变化时，电磁信号均能起到良好的宽频增强性能，TM极化模式下工作带宽可达到160％。

6)普适性强：提出的超表面结构可用于多种不同介质之间的匹配，通过调节介质层的厚度和介电常数、谐振环的结构参数，待匹配介电常数的覆盖范围可从空气至水。

附图说明

图1为金属谐振环结构示意图；其中，图1a为内外嵌套的圆形双裂环谐振环结构示意图，图1b为内外嵌套的方形双裂环谐振环结构示意图，图1c为带直条谐振器的圆形金属谐振裂环；

图2为切比雪夫传输器示意图；其中，图2a为多层切比雪夫传输器的示意图，每段传输线的长度l为四分之一介质波长λ；图2b为引入超表面的单层阻抗匹配系统示意图，匹配层的厚度为0.16λ；图2c为引入超表面的双层阻抗匹配系统示意图，匹配层的厚度为0.33λ；

图3为电磁波在“空气—匹配层—待测介质”交界面的反射与透射原理图，其中，虚线表示嵌入的超表面；

图4为单层抗反射阻抗匹配层结构及仿真结果图；其中，图4a为单层抗反射阻抗匹配层的结构示意图，中间层为匹配层介质，厚度为l

图5为使用传统切比雪夫传输器方法设计的双层匹配层及反射/透射率结果图；其中，图5a为模型示意图，中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

图6为在第一层介质板前刻录金属谐振环的双层匹配层的反射/透射率；其中，图6a为模型示意图，中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

图7为在第二层介质板前刻录金属谐振环的双层匹配层的反射/透射率；其中，图7a为模型示意图，中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

图8为在两层介质板前均刻录金属谐振环的双层匹配层的反射/透射率；其中，图8a为模型示意图，中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

图9为在设定工作频率分别为2GHz的切比雪夫传输器两层介质板前均刻录谐振环的可调谐双层匹配层的反射/透射率；其中，图9a为模型示意图，中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

图10为设定工作频率分别为1GHz、1.5GHz、2GHz、2.5GHz的切比雪夫传输器加载超表面后反射率发生的频移；其中，图10a对应工作频率为1GHz的情况，两层介质板的厚度分别为50.45mm和27.88mm；图10b对应工作频率为1.5GHz的情况，两层介质板的厚度分别为33.63mm和18.58mm；图10c对应工作频率为2GHz的情况，两层介质板的厚度分别为25.22mm和13.94mm；图10d对应工作频率为2.5GHz的情况，两层介质板的厚度分别为20.18mm和11.15mm；

图11为在图8a模型结构下的多层宽带可调谐抗反射超表面结构在横向电极化和横向磁极化两种极化方式下，电磁波从0°～60°多角度入射时反射率等值线图；其中，图11a为横向电极化模式下，多角度入射时在不同频率范围内反射率随角度变化特征(仿真结果)，图11b为横向磁极化模式下，多角度入射时在不同频率范围内反射率随角度变化特征(仿真结果)；

图12为双层宽带抗反射超表面样品的透射增强特性的测量实验装置示意图及结果展示；其中，图12a为实验测量平台，图12b为测量的透射率、吸收率及反射率曲线；

图13为图8a模型结构下的双层宽带抗反射超表面结构在横向电极化和横向磁极化两种极化方式下，电磁波从0°-60°多角度入射时反射率等值线图的实验测量结果；其中，图13a为横向电极化模式下，多角度入射时在不同频率范围内反射率随角度变化特征(实验结果)，图13b为横向磁极化模式下，多角度入射时在不同频率范围内反射率随角度变化特征(实验结果)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例给出了一种多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、基于小反射理论，设计切比雪夫传输器以确定每一层介质的介电常数，具体为：基于总反射率与切比雪夫多项式的对应关系，求解每层界面处的反射系数，逐步递进计算得到匹配层各层介质的阻抗，进而计算得到匹配层的介电常数；

步骤S2、基于多层干涉理论，加载金属谐振环后，确定其所在界面的透反射系数变化，计算电磁波由检测场景介质经过抗反射匹配层传播到待测介质时，抗反射匹配层的总反射系数；

步骤S3、基于电磁波干涉相减所得的零反射理论，调节金属谐振环的结构参数，以保证在介质层尺寸减小时，阻抗匹配的频带基本不发生变化；

步骤S4、根据零反射理论和频率调节需求，在介质层厚度不变的情况下，调节金属谐振环的结构参数，对抗反射匹配层的工作频段进行平移。

此外，本实施例还给出了一种多层宽带可调谐抗反射超表面结构，采用所述的多层宽带可调谐抗反射阻抗匹配方法制得，所述超表面结构包括介质板，所述介质板的前表面刻录有呈周期排列的金属谐振环，与介质板一起形成抗反射匹配层；所述金属谐振环为结构参数可调节以实现电磁波在超宽可调频带内全部透射的金属谐振环；

所述抗反射匹配层为单层抗反射宽带匹配层或双层抗反射宽带匹配层；所述单层抗反射宽带匹配层包括一层介质板，所述介质板的前表面刻录呈周期排列的第一层金属谐振环，后表面刻录呈周期排列的第二层金属谐振环；所述双层抗反射宽带匹配层包括两个相贴合的第一层介质板和第二层介质板，所述第一层介质板前表面刻录有第一层金属谐振环，所述第二层介质板前表面刻录有第二层金属谐振环；

所述第一层金属谐振环、第二层金属谐振环均为金属谐振裂环，且大小略小于周期长度，且厚度极薄。

接下来，对本发明进行详细介绍。

本发明在传统切比雪夫传输器中引入刻录在介质板表面的周期排列的金属谐振环(人工电磁材料谐振单元)，设计了一种更加轻薄、宽带、可调谐的阻抗匹配层，在介质交界面处引入相应的电磁共振，从而可以调控入射电磁波的振幅和相位，达到在入射表面多光束干涉相消，反射波减弱，透射波增强的目的。设计的多层宽带可调谐抗反射超表面结构可在高达100％的工作带宽内获得优异的阻抗匹配效果。在阻抗失配的应用场景如探地雷达，提供了一种为待测介质覆盖超表面样品，从而消除或减弱天线信号在地表产生的强反射，增加探测信号强度的新方式。

传统的切比雪夫传输器每层介质的厚度均为四分之一波长，以单层匹配层为例，厚度严格限制为四分之一波长，相对介电常数为空气和被测介质相对介电常数乘积的平方根，这在应用场景中是很难实现的。

本发明将金属谐振环引入切比雪夫传输器之后，可以通过调节谐振环的有无，以及谐振环的结构参数，来灵活调节介质层的厚度。谐振环刻录在低损耗的板材，如聚四氟乙烯玻璃纤维板、聚四氟乙烯陶瓷板、亚克力板、聚酰亚胺板及其它具有较低损耗且相对介电常数在1-8之间的材料表面。板材的介电常数和厚度均可与谐振环的结构参数建立起联系，因此不像传统的匹配层有非常严格的要求。这些特点使得本发明在实际的探测信号增强应用中将非常有用。

本发明的原理是通过在传统的切比雪夫传输器中引入周期性排列的金属谐振单元，在介质交界面处引入相应的电磁共振，从而可以调控入射电磁波的振幅和相位，达到在入射表面多光束干涉相消，反射波减弱，透射波增强的目的。

应用多光束干涉理论，可以设计切比雪夫传输器来匹配空气(阻抗Z

Γ(θ)＝2e

＝Ae

其中，θ为电磁波在每段匹配层中传播时的相位延迟，θ

secθ

由以上公式可以计算出每层界面处的反射系数，进而匹配层各层介质的阻抗可由公式Γ

对于单层的传统抗反射匹配层，方法为设计一个四分之一波长匹配层，其介电常数为空气与待匹配介质两者介电常数乘积的平方根。

具体到双层的切比雪夫传输器，可以将以上通用公式特例化，设定最大容许反射系数A为0.1，总反射率Γ(θ)为：

将其与二阶切比雪夫多项式T

切比雪夫传输器设计完成后，本发明使用干涉相消原理来指导金属谐振环的优化原则。多光束干涉理论推导得出的零反射条件是超表面设计的依据。

电磁波由空气经过匹配层传播到待测介质时，单层抗反射宽带匹配层的总反射系数计算公式为：

其中，下标0、1和2表示空气、匹配层及待检测介质；r

双层抗反射宽带匹配层的总反射系数计算公式为：

式中，下标0、1、2分别表示空气、第一层匹配层及第二层匹配层，下标es表示第二层匹配层与待测介质所构成的整体，θ为电磁波在第一层匹配层介质中传播时的相位延迟。从公式可知，达到电磁波干涉相减，反射为零的条件表示为r

实施例2

作为非限制性的实例，本实施例给出了一种多层宽带可调谐抗反射超表面结构，该超表面结构包括介质板，所述介质板的前表面刻录有呈周期排列的金属谐振环，与介质板一起形成抗反射匹配层；所述金属谐振环为结构参数可调节以实现电磁波在超宽可调频带内全部透射的金属谐振环。

如图4所示，本实施例中的抗反射匹配层为单层抗反射宽带匹配层，包括一个介质板，所述介质板的前表面刻录呈周期排列的第一层金属谐振环，后表面刻录呈周期排列的第二层金属谐振环。所述第一层金属谐振环和第二层金属谐振环的排列周期相同，且两层中处于同一单元的通过同一中轴线。

其中，第一层金属谐振环采用图1a中的圆形金属裂环谐振环，谐振环宽度w

本实施例中的金属谐振环的结构并不拘泥于圆形金属谐振裂环，还可采用内外嵌套的方形金属谐振裂环(图1b)等具有相似电磁共振特性的金属结构。

由图4b和图4c可知，单层抗反射宽带匹配层的零反射条件在2GHz处满足的最好，其中相位条件完全满足。图4d的反射率曲线也显示在2GHz处反射率几乎为零，且在65％的相对带宽内小于10％。宽带透射可以通过两层谐振环尺寸及介质板厚度的简单调节实现。

由图2a和图2b所示，超表面器件的厚度降为0.16λ，与传统切比雪夫传输器的0.25λ相比更加轻薄，且带宽在涉及单层抗反射宽带匹配层的现有技术中非常可观。作为非限制性的实例，图4-8所示的被测介质相对介电常数均为16，不放置匹配层的原始反射率均为36％。

本实施例中的其它设置与实施例1相同。

实施例3

如图5所示为双层切比雪夫传输线模型，其中第一层介质板厚度为t＝25.22mm，介质板相对介电常数为2.21，第二层介质板厚度为t＝13.94mm，介质板相对介电常数为7.24。此模型在现有的传统匹配方法中拥有较宽的匹配频带，反射率低于0.1的工作带宽为0.97-3.03GHz，中心频率为2GHz，相对频带宽度103％。

如图6所示，为第一层厚度减小的双层抗反射宽带匹配层，第一层介质板的前表面刻录有呈周期阵列的金属谐振环。其中，第一层金属谐振环采用图1a中的结构，谐振环宽度w

本实施例中的其它设置与实施例1相同。

实施例4

如图7所示，为第二层厚度减小的双层抗反射宽带匹配层，第二层介质板前表面刻录金属谐振环，中间两层为匹配层介质厚度分别为l

本实施例中的其它设置与实施例1相同。

实施例5

如图8所示，为双层抗反射宽带匹配层，介质板两侧均刻录金属谐振环。中间两层为匹配层介质，厚度分别为l

本实施例中的其它设置与实施例1相同。

实施例6

如图9所示，为频率可调谐的双层抗反射宽带匹配层，两层介质板均与切比雪夫传输器完全一致(设计工作频率为2GHz)，仅仅在介质板两侧均刻录金属谐振环，以达到频率调谐的作用。其中，第一层谐振环采用图1a中的结构，谐振环宽度w

设计工作频率为1GHz的切比雪夫传输器，在加载了超表面之后，工作频率偏移到0.87GHz，偏移量13％；设计工作频率为1.5GHz的切比雪夫传输器，在加载了超表面之后，工作频率偏移到1.23GHz，偏移量18％；设计工作频率为2GHz的切比雪夫传输器，在加载了超表面之后，工作频率偏移到1.55GHz，偏移量22.5％；设计工作频率为2.5GHz的切比雪夫传输器，在加载了超表面之后，工作频率偏移到1.84GHz，偏移量26.4％。在频率调谐的同时，以上器件的相对带宽均保持在100％左右，展示出超表面良好的可调谐宽带性能。

图11描述了图8a所示的结构在TE和TM两种极化模式下，电磁波多角度入射的反射谱图像。TE(横向电极化)模式下，随着入射角增大到45°，满足反射率小于0.1的抗反射频带的相对带宽仍可达到84.76％；TM(横向磁极化)模式下，入射角为20°时，相对工作带宽为101.37％，入射角为40°时，相对工作带宽为112.02％，入射角为60°时，相对工作带宽拓宽至为162.89％。TE极化下，由于金属环所在的两个界面处的反射系数和透射系数的幅值和相位随着入射角的增大而逐渐变化，反射率也逐渐增大，因此工作带宽有一定的减小。这主要可能是平行于超表面的磁场分量随着入射角的增大而减小的原因。对于TM极化的情况，由于磁场矢量保持平行于超表面，反射率最小值仅略有变化，且不随入射角的增加而变化，因此工作带宽并不会受到损害，而且随着入射角的增大而增大。图13展示的实验测量结果与仿真保持较高的一致性，由此可知该类匹配层对不同频率、不同极化方式、不同入射角电磁波都具有良好的透射增强作用，这将在实际的无损探测应用中发挥重要的优势。

图12为匹配层的测量实验装置及实验结果。首先利用图8a所示的结构制造周期性排列的匹配层，每层介质板前刻录的谐振环呈20*20周期性排列。匹配层样品整体长宽均为600毫米，厚度一共25毫米，考虑到实际无损探测领域的应用场景，将具有一定湿度的泡沫砖作为待测物，在实验室测量其在匹配层放置前后的反射率和透射率变化，并用铝板来归一化每个测量值，进而得出不同情况下的反射率。具体的测量装置如图12a所示。

图12b为测量的透射率、吸收率及反射率曲线，其中，水平实线为无匹配层放置时湿砖的原始反射率。虚线为相应仿真结果的对照。当无匹配层放置时，湿砖的反射率约40％，这说明地表的阻抗失配引起了不必要的强反射，导致大量能量无法进入到待测介质内部而被浪费，限制了探测信号的探测深度和灵敏度，增大了探测系统探测到较深较小物体的难度。通过加载本发明所涉及的双层超宽带抗反射匹配层，入射界面表面的反射率在1.21GHz–3.26GHz范围内均达到10％以下，透射率在该频段内基本大于90％以上。这是由于刻录超表面的介质板均采用低损耗的材料制成，且厚度较薄，所以吸收率很小。匹配层显示出优秀的抗反增透效果，且在0.5-3.5GHz的频带内放置匹配层反射率均低于湿砖的原始反射率，这说明该类匹配层在阻抗失配领域有巨大的应用价值，例如可以使得雷达的探测信号探测到更深的埋藏物体。

本实施例中的其它设置与实施例1相同。

综上所述，本发明设计的多层宽带可调谐抗反射超表面结构，能够有效解决阻抗失配问题，显著减弱不同介质界面处的强反射，且具有轻薄、透射增强、超宽带的特点。对于探地雷达等无损检测技术探测深度与探测灵敏度的提高具有非常重要的意义。当电磁波的极化方式改变、入射角增大时，本发明仍保持较强的超宽带透射性能，对入射信号增强作用明显。因此本发明具有能够有效应用到无损探测领域的诸多优势。可用于墙体、公路、铁路及隧道检测，矿山、管道、地下空洞、积水及地下埋藏物探测这类无损探测的主要应用对象的探测上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。