REVIEW AND ANALYSIS OF MODERN METHODS FOR MEASURING THE DIELECTRIC PERMEABILITY OF ROCKS

Authors

Kasimova A.U. Institute of Mechanical Engineering and Automation of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic
Verzunov S.N. Institute of Mechanical Engineering and Automation of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

Keywords:

complex permittivity, capacitor method, transmission line method, coaxial method, waveguide method, coaxial cell, microstrip lines, cavity resonator, coaxial probe, free space method.

Abstract

This article analyzes modern methods for measuring the dielectric permittivity of rocks. The features and disadvantages of each method, as well as the areas in which each of the methods is most suitable, are considered. The dependences of the permittivity on the frequency of microwave radiation are demonstrated, and methods for calculating the complex permittivity of various materials are shown. After analyzing all existing methods, the authors recommend the free space method as a more suitable measurement method that allows you to get the most reliable and complete results. The free space method is a more suitable method for the following reasons: no processing of materials is required; sample sizes can be quite large; can be used at high temperatures; no mechanical contact with the sample; the ability to measure magnetic materials.

References

Волноводный метод для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов в сантиметровом и миллиметровом диапазонах / М. П. Пархоменко, Д. С. Каленов, И. С. Еремин [и др.] // Электронная техника. Серия 1: СВЧ-техника. – 2019. – № 1(540). – С. 20–38.

Анищенко, Ю. В. Численное решение и компьютерная реализация прямой и обратной задач уравнения геоэлектрики / Ю. В. Анищенко, А. Д. Сатыбаев // Проблемы автоматики и управления. – 2020. – № 2(39). – С. 72–82.

Устройства для информационно-управляющей системы по мониторингу масляных силовых трансформаторов / Г. Н. Ниязова, К. Сатаркулов, Т. К. Кабаев, Р. А. Мырзаканова // Проблемы автоматики и управления. – 2020. – № 2(39). – С. 43–50.

Григорьев, А. Д. Новый волноводный метод измерения параметров диэлектриков / А. Д. Григорьев // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2018. – № 5. – С. 33–38. – DOI 10.32603/1993-8985-2018-21-5-33-38.

http://netess.ru/3knigi/1223442-1-servis-virtualnih-konferenciy-pax-grid-sovremennoe-sostoyanie-mineralogii-mezhdunarodnaya-internet-konferenciya-kazan-fev.php#2 (Дата обращения: 3.10.21)

https://studopedia.ru/19_326977_dielektricheskaya-pronitsaemost-mineralov-i-gornih-porod.html (Дата обращения: 3.10.21)

Бахтерев, В. В. Первые результаты использования микроволнового излучения для изучения хромитовых руд / В. В. Бахтерев // Уральский геофизический вестник. – 2013. – № 2(22). – С. 13–17.

http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/747/21747/4960?p_page=6 (Дата обращения: 3.10.21)

https://dlib.rsl.ru/01008770216 (Дата обращения: 3.10.21)

Иноземцев М. А. Обзор методов измерения диэлектрической проницаемости горных пород / М. А. Иноземцев // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. – 2020. – № 1-1. – С. 279–281.

https://knowledge.allbest.ru/geology/3c0a65625b2ac68a5d53b88421206d36_0.html (Дата обращения: 3.10.21)

Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах.– М.: Изд-во физ.-мат. лит. – 1963. – 404 с.

Импедансная спектроскопия: теория и применение : Рекомендовано методическим советом УрФУ для студентов, обучающихся по программе специалитета и магистратуры по направлениям подготовки 04.05.01 «Фундаментальная и прикладная химия», 04.04.01 «Химия», 04.04.02 «Химия, физика и механика материалов» / Ю. В. Емельянова, М. В. Морозова, З. А. Михайловская, Е. С. Буянова ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. – Екатеринбург : Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. – 156 с. – ISBN 978-5-7996-2067-7.

http://docplayer.net/21632715-Measurement-of-dielectric-material-properties.html

(Дата обращения: 3.10.21)

Моделирование диэлектрических свойств горных пород, содержащих рудные минералы / О. Н. Полякова, В. В. Тихонов, А. Л. Дзарданов [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2009. – Т. 6. – № 2. – С. 62–65.

http://www.iki.rssi.ru/books/2011tikhonov.pdf#2 (Дата обращения: 3.10.21)

Волноводный метод измерений электромагнитных параметров материалов в СВЧ диапазоне и оценка погрешности измерений / М. П. Пархоменко, Д. С. Каленов, И. С. Еремин [и др.] // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 9. – С. 9. – DOI 10.30898/1684-1719.2018.9.6.

http://izvestia.asu.ru/media/files/issue/17/articles/ru/__p56-60.pdf (Дата обращения: 3.10.21)

http://diss.seluk.ru/m-fizika/30001193-2-gusev-osnovi-dielektricheskoy-spektroskopii-uchebnoe-posobie-kazan-2008-predislovie-metod-dielektricheskih-izmereniy-vpervie-kaza.php (Дата обращения: 3.10.21)

Молостов, И. П. Коаксиальная измерительная ячейка для широкополосных измерений диэлектрической проницаемости / И. П. Молостов, В. В. Щербинин // Известия Алтайского государственного университета. – 2015. – № 1-2(85). – С. 56-60. – DOI 10.14258/izvasu(2015)1.2-09.

Кулешов, Г. Е. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность композиционных материалов на основе углеродных наноструктур / Г. Е. Кулешов, В. И. Сусляев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2014. – № 1(31). – С. 84–87.

Berube, D. A comparative study of four open-ended coaxial probe models for permittivity me asurement of lossy dielec-tric/biological material at microwave frequencies / D. Berube, F. M. Ghannouchi, P. Savard // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. – 1996. – V. 44, № 10. – P. 1928–1934.

Roussi G., Boule P., J. Chim. Phys., 64, 529 (1965)

Беляев, Б. А. Применение микрополосковых резонаторов для исследования диэлектрических свойств жидких кристаллов на СВЧ / Б. А. Беляев, Н. А. Дрокин, В. Н. Шепов // Журнал технической физики. – 1995. – Т. 65. – № 2. – С. 189–197.

https://kpfu.ru/portal/docs/F_1534325453/Bakalavrskaya_Kljukin.pdf (Дата обращения: 3.10.21)

Диденко Ю.В., Молчанов В.И., Пашков В.М., Татарчук Д.Д., Шмыгин Д.А. СВЧ методы измерения параметров диэлектрических материалов на основе составного диэлектрического резонатора // ЕЛЕКТРОНІКА ТА ЗВЯЗОК . – Т. 19.– № 6. ¬– 2014. – C. 14–20.

Доценко, О. А. Использование нерегулярных микрополосковых резонаторов для измерения температурных зависимостей магнитной проницаемости порошков ферритов : специальность 01.04.03 "Радиофизика" : Дис…. на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Доценко Ольга Александровна. – Томск, 2007. – 115 с.

http://bananabooks.net/book/1177-proektirovanie-radiovolnovyx-svch-priborov-nerazrushayushhego-kontrolya-materialov-malkov-na/17-31-izmeryaemye-parametry-i-princip-izmereniya.html (Дата обращения: 3.10.21)

Дрокин, Н. А. Микрополосковые резонаторы и их применение для исследований диэлектрических свойств жидких кристаллов: специальность 01.04.01 "Приборы и методы экспериментальной физики»: Дис…. на соискание ученой степени доктора физико-математических наук / Дрокин Николай Александрович. – Красноярск, 2007. – 304 с.

Мищенко С.В., Малков Н.А. Проектирование радиоволновых (СВЧ) приборов неразрушающего контроля материала. – Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та. – 2003. –128 с.

http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/747/21747/4960 (Дата обращения: 8.10.21)

Bogosanovich M. [et all]. A comparison of systems for non-contact and non-destructive natural product inspection // Fifth International Conference on Electromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances New Zealand. – 2003. – P. 15-23.

https://knowledge.allbest.ru/radio/3c0b65635b3ad78b4c43b89521316c37_0.html

(Дата обращения: 15.10.21)