Pomiar zespolonej przenikalności dielektrycznej materiałów porowatych w dziedzinie wysokich częstotliwości

• Autorzy: Wilczek A. , Skierucha W. , Walczak R.

Warianty tytułu

EN

Measurement of complex dielectric permittivity of porous materials in frequency domain

• Konferencja: Metody i Technika Przetwarzania Sygnałów w Pomiarach Fizycznych / Materiały XIII Międzynarodowego Seminarium Metrologów (XIII ; 17-19.10.2005 ; Rzeszów, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwijanie i doskonalenie metod pomiaru przenikalności dielektrycznej stanowi jeden z kierunków badań właściwości fizycznych materiałów porowatych. W pracy przedstawione zostały wyniki pomiarów wykonanych przy wykorzystaniu trzy-prętowej sondy TDR podłączonej do oscyloskopu próbkującego z generatorem impulsu skokowego o czasie narastania 20ps oraz otwartej sondy koncentrycznej dołączonej do wektorowego analizatora sieci pracującego w zakresie częstotliwości od 20 kHz do 8 GHz. Sonda koncentryczna kalibrowana była w cieczach a znanych właściwościach dielektrycznych. Jako obiekt badany zostały użyte trzy gleby o różnych rozkładach granulometrycznych oraz wilgotności. Porównanie wyników pozwala sądzić, że stosowane metody wykazują się wysoką korelacją wyników w przypadku pomiarów obu składowych zespolonej przenikalności dielektrycznej.

EN

Development and enhancement of dielectric permittivity measurement methods is one of the directions for research of porous materials physical properties. The study presents the results of measurements using three-rods TDR probe connected to the sampling oscilloscope equipped with the step pulse generator of 20 ps rise-time and the open-ended coax probe connected to the Vector Network Analyzer of 20 kHz-8 AGHz frequency range. The coaxial probc was calibrated on liquids if known dielectric properties. The analyzed objects were soil samples of different texture and moisture. The comparison of the measurement results shows high correlation of the real and imaginary parts of the complex dielectric permittivity of the both applied measurement methods.

Słowa kluczowe

PL

pomiary fizyczne; materiały porowate; przenikalność dielektryczna; sonda TDR; sonda koncentryczna

EN

physical measurements; porous materials; dielectric permittivity; TDR probe; coaxial probe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika
• Rocznik: 2005
• Tom: z. 28 [223]
• Strony: 257--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wilczek A.

• Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, 20-290 Lublin, ul. Doświadczalna 4

autor

Skierucha W.

autor

Walczak R.

Bibliografia

• [1] Agilent. Application Note 1304-2. Time Domain Reflectometry Theory. 2002.
• [2] Blackham D.V., Pollard R.D.: An Improved Technique for Permittivity Measurements Using a Coaxial Probe. IEEE Trans. Instr. Meas., 46(5), 1093-1099. 1997.
• [3] Easy Test: Soil water status monitoring devices. Instytut Agrofizyki PAN, Lublin. 2004.
• [4] Giese K., Tiemann R.: Determination of the complex permittivity from thin-sample time domain reflectometry: Improved analysis of the step response wave form. Adv. Mol. Relax. Processes. 7:45-59. 1975.
• [5] Hilhorst M.A., Dirksen C.: Dielectric water content sensors: time domain versus frequency domain. Symposium and Workshop on Time Domain Reflectometry in Environmental, Infrastructure and Mining Applications, Northwestern University, Evanston, Illinois. SP 19-94:23-33. 1994.
• [6] HP AN 1217-1: Basics of measuring the dielectric properties of materials.
• [7] ISO 16586: Soil quality. Determination of soil warer content as a volume fraction on the basis of known dry bulk density. Gravimetric method. 2003.
• [8] Kraszewski A.: Microwave aquametry: An Effective Tool for Non-destructive Moisture Sensing. Subsurface Sensing Technologies and Applications, vol. 2(4), 347-362. 2001.
• [9] Malicki M.A., Skierucha W.: A manually controlled TDR soil moisture meter operating with 300 ps rise-time needle pulse. Irrigation Science. 10: 153-163. 1989.
• [10] Malicki M.A., Walczak R.T.: Evaluating soil salinity status from bulk electrical conductivity and permittivity. European Journal of Soil Science, 505-514. 1999.
• [11] Marshall T.J, Holmes J.W. : Soil physics (eds.). Cambridge University Press. Cambridge. 1979.
• [12] Ościk J.: Adsorpcja. PWN. Warszawa. 1983.
• [13] Rhoades J.D., Ingvalson R.D.: Determining salinity in field soils with soil resistance measurements. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 35:54-60. 1971.
• [14] Skierucha W.: Zależność propagacji impulsu elektromagnetycznego w glebie od jej wybranych właściwości. Rozprawa doktorska. Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie. 1996.
• [15] Skierucha W., Malicki M.A.: TDR method for the measurement of moisture in porous media. Monografia, ISBN 83-87385-95-6, 1-150, 2004.
• [16] Stuchly M.A., Stuchly S.S.: Coaxial Line Reflection Method for Measuring Dielectric Properties of Biological Substances at Radio and Microwave Frequencies - A Review. IEEE Trans. Instr. Meas., IM-29(3). 176-183. 1980.
• [17] Topp G.C., Davis J.L., Annan A.P.: Electromagnetic determination of soil water content: measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research. 16:574-582. 1980.