Częstotliwościowa metoda pomiaru zespolonej przenikalności dielektrycznej materiałów porowatych przy zastosowaniu sond o różnej długości

• Autorzy: Wilczek A. , Skierucha W.

Warianty tytułu

EN

Frequency method for the measurement of the porous materials complex dielectric permittivity using probes of different length

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest porównanie dwóch metod pomiaru zespolonej przenikalności dielektrycznej gleby. W pierwszej metodzie wykorzystywanej do pomiarów referencyjnych użyta została sonda Open-Ended. W drugiej metodzie do pomiarów zostały wykorzystane sondy dwuprętowe o różnej długości, przy pomocy których dokonywano pomiaru przenikalności dielektrycznej w tak dobranych częstotliwościach, aby można je było traktować jako elementy o parametrach skupionych. W pracy przedstawiono kalibrację sond dwuprętowych metodą używaną do kalibracji sond Open-Ended. Polega ona na pomiarach sond w stanach zwarcia, rozwarcia i po umieszczeniu ich w ośrodku o znanych właściwościach dielektrycznych. Po kalibracji dokonano pomiarów parametrów odbiciowych na próbkach trzech gleb w wybranych częstotliwościach. Wszystkie pomiary wykonywane były wektorowym analizatorem sieci pracującym w zakresie częstotliwości 20 kHz + 8 GHz. Obiektami badanymi były trzy gleby o różnym rozkładzie granulometrycznym oraz wilgotności. Ze względu na specyfikę pomiaru w pracy przedstawiono analizę dla jednej tylko gleby. Porównanie wyników pozwala sądzić, że stosowane metody wykazują się wysoką korelacją wyników w przypadku pomiarów obu składowych zespolonej przenikalności dielektrycznej.

EN

The main aim of the study is comparision of two measurement methods of the complex dielectric permittivity of soils. The first one used an Open-Ended probe and it was a reference method. The other one used two-rod probes of different length. These probes measured reflection parameters soils in selected frequencies that enabled to treat the probes as elements of lumped parameters. The study presents calibration of the two-rod probes using the method applied in Open-Ended probes. Il consists of measurements in shorted and open states as well as the measurement in a medium of known dielectric properties. All measurements were done using a vector network analyzer of the frequency range 20 kHz 8 GHz. Three soils of various texture and moisture were the analysed objects. Due to specificity of the measurement the paper presents the analysis for only one soil. The comparison of the measured data shows that the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity measured by both methods are highly correlated.

Słowa kluczowe

PL

właściwości gleby; zespolona przenikalność dielektryczna; sonda Open-Ended; sonda dwuprętowa

EN

soil properties; complex dielectric permittivity; Open-Ended probe; two-rod probe

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 53, nr 9 bis
• Strony: 680--682
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Wilczek A.

• Instytut Agrofizyki PAN, Lublin

autor

Skierucha W.

• Instytut Agrofizyki PAN, Lublin

Bibliografia

• [1] Heimovaara T. J.: Frequency domain analysis of time domain reflectometry waveforms, 1-Measurements of complex dielectric permittivity of soils. Water Resources Res., 30,1994,189-199.
• [2] Malicki M. A., Skierucha W.: Zagadnienie doboru częstotliwości pola elektrycznego w dielektrycznym pomiarze wilgotności gleb zasolonych - Acta Agrophysica. 53, 2001, str. 109-115.
• [3] Skierucha W., Malicki M. A.: TDR method for the measurement of moisture in porous media. IA PAN Lublin, ISBN 83-87385-95-6, 2004, pp. 1-150.
• [4] Skierucha W., Walczak R.T., Wilczek A.: Comparison of Open-Ended Coax and TDR sensors for the measurement soil dielectric permittivity in microwave frequencies. Int. Agrophysics. 18(4), 2004, pp. 355-362.
• [5] Yan-Zhen Wei, Sridhar, S.: Technique for measuring the frequency-dependent complex dielectric constants of liquids up to 20 GHz. Rev. Sci. lnstrum. 60, 1989, pp. 3041-3046.

Uwagi

Praca naukowa finansowana ze środków Ministerstwa Nauki i Informatyzacji w latach 2004-2007, jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN-098/T09/2003.