Е.Ю. Коровин1, Б.З. Гармаев2, А.В. Базаров3, А.С. Базарова4, Е.Б. Атутов5

1–5 Институт физического материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФМ СО РАН) (г. Улан-Удэ, Россия)

1 korovin_ey@mail.tsu.ru; 2 bair.garmaev@gmail.com; 3 alebazaro@gmail.com; 4arunabas@mail.ru; 5evgeniy_atutov@mail.ru

Постановка проблемы. На сегодняшний день из всего многообразия способов определения комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) веществ нельзя выделить универсальный, подходящий для широкого диапазона частот и всех агрегатных состояний вещества. Предложенный ранее авторами бесконтактный, интерференционный способ определения КДП жидкостей, базирующийся на зависимости коэффициента отражения от толщины зондируемого слоя жидкости, в Ка-диапазоне не уступает в точности определения искомой величины радиоспектроскопам компаний Keysight Technologies и Rodhe&Shwarz.

Цель. Выполнить оценку методической погрешности определения мнимой части КДП для слабопоглощающих жидкостей ранее предложенного авторами способа.

Результаты. Показаны границы применимости разрабатываемой методики определения КДП жидкостей со слабым поглощением. Установлено, что при в рассматриваемом диапазоне методическая погрешность измерений не превышает 5%.

Практическая значимость. Представленный способ можно применять для химически активных сред и в широком диапазоне температур. Наиболее целесообразно применение предлагаемой разработки в нефтегазовой промышленности в качестве создания влагомеров нефти и ее флюидов.

Коровин Е.Ю., Гармаев Б.З., Базаров А.В., Базарова А.С., Атутов Е.Б. Оценка погрешности определения мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости слабопоглощающих жидкостей интерференционным способом в Ка-диапазоне // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12. С. 128−137. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202312-14

1. Ugur C. Hasar, Hamdullah Ozturk, Mehmet Ertugrul, Joaquim J. Barroso, Omar M. Ramahi. Artificial Neural Network Model for Evaluating Parameters of Reflection-Asymmetric Samples from Reference-Plane-Invariant Measurements // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2023. V. 72. Р. 1-8. DOI:10.1109/TIM.2023.3273664.
2. Xue-Quan Huang, Mei-Zhen Xiao, Fu-Chang Chen, Qin Shi, Xiao He. A Novel Permittivity Measurement Method Using Multiple TMmn0 Modes of Cylindrical Cavity // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2023. V. 72. Р. 1-9. DOI: 10.1109/TIM.2023.3273672.
3. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Физматлит. 1963. 404 с.
4. Nicolson A.M., Ross G.F. Measurement of the Intrinsic Properties of Materials by Time-Domain Techniques // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1970. V. 19. № 4. P. 377-382. DOI: 10.1109/TIM.1970.4313932.
5. Chen L.F., Ong C.K., Neo C.P., Varadan V.V., Varadan V.K. Microwave Electronics Measurement and Materials Characterization. John Wiley & Sons. 2004. 537 p.
6. Wang Y., Afsar M.N. Measurement of complex permittivity of liquids using waveguide techniques // Progress in Electromagnetics Research. PIER. 2003. № 42. Р. 131–142. DOI: 10.2528/PIER03010602.
7. Дмитриев М.С., Дьяконов М.В., Гучкин А.С., Краснокутский Р.А. Установка для измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 3. C. 51-53. DOI: 10.7868/S0032816218030229.
8. La Gioia A., et al. Open-Ended Coaxial Probe Technique for Dielectric Measurement of Biological Tissues: Challenges and Common Practices // Diagnostics (Basel, Switzerland). Junе 2018. V. 8. № 2. DOI:10.3390/diagnostics8020040.
9. Agilent Technologies. Santa Clara, CA. US. 85070E Dielectric Probe Kit. (July 16 2013) [Online]. Available https://www.key-sight.com/ru/ru/product/85070E/dielectric-probe-kit.html.
10. Piuzzi E., et al. A Comparative Analysis Between Customized and Commercial Systems for Complex Permittivity Measurements on Liquid Samples at Microwave Frequencies // in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. May 2013. V. 62. № 5. Р. 1034-1046. DOI: 10.1109/TIM.2012.2236791.
11. Weiss M., Knochel R. A novel method of determining the permittivity of liquids // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. June 2000. V. 49. № 3. Р. 488-492. DOI: 10.1109/19.850381.
12. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука. 1973. 344 с.
13. Патент № 2787302 (РФ), МПК G01R 27/26 (2006.01). Способ определения мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков со слабым поглощением в диапазоне 22-40 ГГц. / Атутов Е. Б., Коровин Е.Ю., Гармаев Б.З., Басанов Б.В., Базаров А.В., Башкуев Ю.Б.; Заявитель и патентообладатель Институт Физического Материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. № 2022109575; заявл. 11.04.2022; опубл. 09.01.2023; Бюл. № 4 ;1 с.
14. Патент № 2766059 (РФ), МПК G01R 27/26 (2006.01). Способ бесконтактного определения диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков в диапазоне 22-40 ГГц. / Цыдыпов Б.Г., Атутов Е.Б., Басанов Б.В., Базаров А.В., Гармаев Б.З.; Заявитель и патентообладатель Институт Физического Материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. № 2021113774; заявл. 14.05.2021; опубл. 07.02.2022; Бюл. № 4; 1 с.
15. Atutov E.B., Garmaev B.Z., Korovin E.Yu., Basanov B.V., Bazarov A.V., Tsydypov B.G. Estimation of the error of the interference method for determining the dielectric permittivity on the example of transformer oil in the Ka-band // Radiophysics and Quantum Electronics. 2022. V. 64. № 8–9. P. 650-658. DOI: 10.1007/s11141-022-10167-2.
16. https://www.micran.ru/productions/IIS/accessory/KW_connectors/kw_connectors.
17. Кузнецов Я.М., Панин Д.Н. Расчет коэффициентов отражения плоской электромагнитной волны линейной поляризации от слоя кирального метаматериала, расположенного на идеально проводящей плоскости по гетерогенной модели Максвелла Гарнетта // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 6. С. 30-36. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202206-05.
18. https://www.keysight.com/ru/ru/product/85070E/dielectric-probe-kit.html.