Основы диэлектрической спектроскопии. Гусев Ю.А. - 83 стр.

UptoLike

Составители: 

83
Таблица 5
Диэлектрические параметры веществ в диапазоне частот 300 - 2800 МГц
Температура, °С
Частота,
МГц
Вещество
Измеряемые
величины
10 20 30 40 50
300 Вода би-дист.
ε
изм.
ε
изм.
84,01
1,87
80,52
1,32
76,87
0,96
73,60
0,73
69,98
0,57
600
Метиловый
спирт
ε
изм.
ε
изм.
32,1
5,68
31,8
5,43
29,8
4,9
27,3
4,2
25,8
3,9
1762
Метиловый
спирт
ε
изм.
ε
изм.
-
11,6
26,3
10,9
-
9,8
-
8,4
-
7,9
1762
Этиловый
спирт
ε
изм.
ε
изм.
19,9
12,8
19,4
11,6
18,7
10,5
17,8
9,3
16,4
8,1
2800
Этиловый
спирт
ε
изм.
ε
изм.
16,5
7,8
15,8
7,3
15,4
6,8
15,0
6,0
14,5
5,4
Относительные погрешности
ε
δ
и
ε
δ
оценивались по следующим формулам:
()
()
()
()
()
()
Ra
p
Ra
p
p
Ra
R
dkf
f
dkf
ff
dkf
f
00
32
3
0
00
2
3
2
0
00
2
3
32
16
16
μμ
δα
μμ
δ
μμ
δ
εδ
Δ
+
Δ
+
Δ
=
,
()
()
(
)
()
() ()
+
ΔΔΔ
+
Δ
=
pp
p
Ra
pp
Ra
p
pp
Ra
f
f
f
f
dkffdk
fff
ffdk
f
δ
δ
μμ
δα
μμμμ
δ
εδ
ε
ε
ε
ε
ε
00
32
3
22
003003
3211
16
1116
.
Погрешности измерений частоты составляли ±0,005%, амплитуды тока детектора
±0,5%, диаметра резонатора и образца ±10
-3
см. Рассчитанные погрешности
ε
δ
,
ε
δ
составили:
ε
δ
=±(0.5÷0.8)%,
ε
δ
=±(1.2÷2.0)%.
Метод "тонкого" образца для измерения диэлектрических констант
Вследствие отсутствия широкого набора калибровочных веществ в диапазоне от
200 до 3000 МГц для сравнительной оценки полученных результатов была собрана
установка с применением коаксиальной линии по методу тонкого образца.
Суть метода сводится к раздельному измерению диэлектрической проницаемости
ε
и коэффициента потерь
ε
. Измеряемый образец помещается в максимум
электрического поля на расстоянии четверти длины волны от поршня. Далее находится
положение пучности напряжения в линии без образца
l
и с образцом
ε
l . Разность
положений
lll
Δ
=
ε
. Расчет
ε
и
ε
производится по формулам:
                                                                                   Таблица 5
                 Диэлектрические параметры веществ в диапазоне частот 300 - 2800 МГц


   Частота,                            Измеряемые                            Температура, °С
    МГц            Вещество             величины
                                                              10        20        30        40            50
                                          ε ′ изм.           84,01    80,52      76,87    73,60       69,98
     300         Вода би-дист.
                                          ε ′′ изм.           1,87    1,32        0,96     0,73       0,57

                  Метиловый               ε ′ изм.           32,1      31,8      29,8      27,3       25,8
     600
                    спирт                 ε ′′ изм.          5,68      5,43       4,9       4,2        3,9

                  Метиловый               ε ′ изм.            -        26,3        -         -             -
    1762
                    спирт                 ε ′′ изм.          11,6      10,9       9,8       8,4           7,9

                   Этиловый               ε ′ изм.           19,9      19,4      18,7      17,8       16,4
    1762
                     спирт                ε ′′ изм.          12,8      11,6      10,5       9,3        8,1

                  Этиловый                ε ′ изм.           16,5      15,8      15,4      15,0       14,5
    2800
                    спирт                 ε ′′ изм.           7,8       7,3       6,8       6,0        5,4


     Относительные погрешности δε ′ и δε ′′ оценивались по следующим формулам:


                                   16δ (Δf )               16Δf 0δf p                 32Δf 0δα
                   δε ′ =                           + 2                       +                       ,
                            f R (k3 d ) (μ 0 − μ 0 ) f p (k 3 d ) (μ 0 − μ 0 ) f p k 3 d (μ 0 − μ 0 )
                                       2   a     R               2   a     R         2 3    a     R




              16δ (Δf ) ⎛⎜ 1      1 ⎞ 16(Δf εp − Δf )Δf ⎛⎜ 1        1 ⎞       32δα        ⎛ δf εp δf ⎞
  δε ′′ =                        − ⎟+                             − 2⎟+ 2 3 a             ⎜      − ⎟.
            k3d (μ0 − μ0 ) ⎝ f εp f p ⎟⎠ (k3d )(μ0 − μ0 ) ⎜⎝ f εp f p ⎟⎠ k3 d (μ0 − μ0 ) ⎜⎝ fεp f p ⎟⎠
                  a    R ⎜                       a    R         2                    R




     Погрешности измерений частоты составляли ±0,005%, амплитуды тока детектора
±0,5%, диаметра резонатора и образца ±10-3 см. Рассчитанные погрешности δε ′ , δε ′′
составили:
                                        δε ′ =±(0.5÷0.8)%, δε ′′ =±(1.2÷2.0)%.


              Метод "тонкого" образца для измерения диэлектрических констант

     Вследствие отсутствия широкого набора калибровочных веществ в диапазоне от
200 до 3000 МГц для сравнительной оценки полученных результатов была собрана
установка с применением коаксиальной линии по методу тонкого образца.
     Суть метода сводится к раздельному измерению диэлектрической проницаемости
ε ′ и коэффициента потерь ε ′′ . Измеряемый образец помещается в максимум
электрического поля на расстоянии четверти длины волны от поршня. Далее находится
положение пучности напряжения в линии без образца l и с образцом lε . Разность
положений l − lε = Δl . Расчет ε ′ и ε ′′ производится по формулам:




                                                                                                                83