Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

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 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 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 , поляризационный момент в диэлектрике связан с напряженностью электрической компоненты воздействующего поля соотношением:

,

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

,

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

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

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 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 : Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Измерение параметров радиолокационного сигнала Исходные соотношения. Критерий оптимальной оценки параметров сигнала: Пусть на вход приемника поступает аддитивная смесь сигнала и шума: ; где: - вектор случайных ...

GMSK-модулятор В среде MATLAB собрали схему MSK модулятора, установили заданные параметры элементов схемы. Рисунок1-спектр сигнала на выходе схемы Затем со всех осциллогр ...

Исследование влияния параметров движения объекта, находящегося за препятствием, на эффективность улучшения его радиоголографического изображения методом пространственной фильтрации моделирование изображение радиоголографический компьютерный Тема работы весьма актуальна, поскольку в наше время может возникнуть необходимость в обнаружении людей, объектов за различными ...