Способ определения мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков со слабым поглощением в диапазоне 22-40 ГГц
METHOD FOR DETERMINING THE IMAGINARY PART OF THE COMPLEX PERMITTIVITY OF LIQUID DIELECTRICS WITH WEAK ABSORPTION IN THE RANGE OF 22-40 GHZ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для создания устройств бесконтактного измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей. Отсутствие прямого контакта приемо-передающих устройств с исследуемыми средами позволяет использовать метод для измерений температурных зависимостей комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей, в том числе химически активных веществ.
Суть изобретения заключается в том, что сначала определяется вещественная часть комплексной диэлектрической проницаемости согласно [Патент РФ № 2766059], затем вычисляется мнимая часть методом подбора до максимального совпадения расчетного и измеренного положения самого глубокого минимума интерференционной зависимости коэффициента отражения от глубины погружения металлической пластины в исследуемое вещество.
Известны способы бесконтактного определения диэлектрической проницаемости жидкостей, заключающиеся в том, что образцы облучают электромагнитным полем и измеряют параметры искаженного сигнала [патент РФ №2194270, №2563581, №2234075, №2728250].
Прототипом данной заявки является способ бесконтактного определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей, в котором искомое значение определялось подбором до максимального совпадения положений максимумов и минимумов измеренной интерференционной зависимости коэффициента обратного отражения от ширины слоя исследуемой жидкости [патент РФ №2688825].
Существенным недостатком этого способа является большая трудоемкость определения искомых параметров.
Предлагаемый способ значительно ускоряет процесс определения в целом комплексной диэлектрической проницаемости слабо поглощающих жидких диэлектриков.
Технический результат достигается тем, что исследуемую жидкость облучают по нормали плоской электромагнитной волной, в которую опускается металлическая пластина, определяется зависимость интенсивности отраженного поля от толщины слоя исследуемой жидкости, отличающийся тем, что сначала определяется вещественная часть комплексной диэлектрической проницаемости [Патент РФ № 2766059], а за тем подбором мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости исследуемой среды до максимального совпадения положения самого глубокого минимума измеренной интерференционной зависимости с рассчитанной по формуле: , , , , ,  - длина волны в вакууме,  - вычисленная вещественная часть комплексной диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости,  - искомая мнимая часть,  - комплексная диэлектрическая проницаемость металлической пластины определяемой по формуле Друде,  - толщина зондируемого слоя, - мнимая единица [Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука. 1973. - 344 с.].
.
На фиг. 1. представлена реализация способа. Рупорные антенны излучают (1) и принимают (2) линейно поляризованную электромагнитную волну по нормали к поверхности жидкости (3), а поворотом направляющих штырей (4 и 5) обеспечивается положение металлической пластины (6) - толщина зондируемого слоя. Поворот направляющих на угол  при шаге резьбы  будет соответствовать поднятию или опусканию пластины на
На фиг. 2 приведен пример измеренной и расчетной зависимости коэффициента отражения от глубины погружения металлической пластины в растительное масло при .
На фиг. 3 и фиг. 4 приведены частотные зависимости значений вещественной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости растительного масла, рассчитанные предлагаемым способом, а также данные, полученные нами с помощью метода открытого волновода [https://www.keysight.com/ru/ru/product/85070E/dielectric-probe-kit.html].