Главное


Взаимодействие электромагнитных полей с материалами и средами

При проведении метрологических исследований одним из основных является вопрос о том, насколько используемый метод изменяет или «возмущает» диагностируемый физический объект или среду [17]. В диссертационной работе в качестве физических объектов, интегральные и дифференциальные характеристики которых предполагается измерять, фигурируют диэлектрики, полупроводники, биологические объекты и сыпучие влагосодержащие материалы (соль, сахар, зерновые и крупы, песок и т. д.). В качестве зондирующего инструмента используется электромагнитное поле СВЧ диапазона. Обоснованным является вопрос о том, насколько СВЧ поле изменяет свойства вышеперечисленных физических объектов.

Рассмотрим и проведем оценку воздействия электромагнитных полей (ЭМП) сначала на твердые диэлектрики, а затем и на другие предполагаемые объекты измерений. При воздействии СВЧ излучения на диэлектрики могут меняться их интегральные характеристики, в частности диэлектрическая проницаемость, за счет взаимодействия электромагнитного поля с вектором поляризации [17]. При проведении измерений мощность генератора, возбуждающего резонатор, не превышает 100 мВт, поэтому плотность потока мощности в резонаторе не превышает 100 мВт/см2.

В соответствие с положениями электродинамики сплошных сред [17], поляризационный момент в диэлектрике связан с напряженностью электрической компоненты воздействующего поля соотношением:

,

где Ф/м, - диэлектрическая восприимчивость. На практике вместо пользуются вектором электрической индукции [10 - 17]:

,

где , и - вещественная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости, причем однозначно связана с тепловыми потерями в диэлектрике. Диэлектрические проницаемости как , так и зависят от частоты воздействующего электромагнитного поля. Экспериментальная зависимость комплексной диэлектрической проницаемости от частоты для типичного диэлектрика приведена на рис. 1.1 [10, 17].

В каждом из частотных диапазонов диэлектрическая проницаемость, в большей степени, определяется различными физическими явлениями: ионной проводимостью, дипольной релаксацией, атомной поляризацией, электронной поляризацией и др. В СВЧ диапазоне для большинства диэлектриков доминирующее влияние оказывает дипольная релаксация [12].

Рис. 1.1. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для типичного диэлектрика

Наиболее приемлемыми для измерения дифференциальных и интегральных параметров диэлектриков является диапазон волн до 109 Гц (рис. 1.1). С увеличением температуры диэлектрика происходит увеличение относительной диэлектрической проницаемости, так как время релаксации обратно пропорционально температуре [17]. При малых мощностях СВЧ излучения рост за счет повышения температуры пренебрежимо мал. Например, для диэлектрика с при плотности потока мощности волны в мВт/см2 - 0С, при мВт/см2 - 0С. Расчеты проведены для стационарных электродинамических и тепловых режимов. Из предполагаемых значений плотности потока мощности мВт/см2 находились значения электрической компоненты поля [10, 17]:

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме

Источник питания с микроконтроллером
Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Простота подключения и большие функциональные возможности делает его при ...

Управление углом тангажа посредством статического автопилота
угол тангаж автопилот самолет Исследовать математическую модель статического автопилота: для заданного варианта найти передаточную функцию автопилота, промоделировать состояния отказов да ...

Слепая компенсация эффекта разбаланса квадратур с использованием алгоритма множественных инверсий
В современных средствах связи на смену аналоговым системам пришли цифровые. Это обусловлено тем, что при своем использовании цифровые системы значительно превосходят аналоговые по качес ...

www.techspirit.ru © 2020