Способ бесконтактного измерения комплексной диэлектрической проницаемости полупроводящих жидкостей
METHOD FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF COMPLEX DIELECTRIC PERMEABILITY OF SEMICONDUCTING LIQUIDS

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для создания устройств бесконтактного измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей. В частности, способ может быть применен для контроля качества нефтепродуктов, сжиженных газов, спирта, кислот и др. Суть изобретения заключается в сравнении измеренной и расчетной интерференционной зависимости коэффициента отражения от ширины слоя исследуемой жидкости и выбор соответствующего значения комплексной диэлектрической проницаемости.
Известен способ бесконтактного одновременного определения комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости материалов с помощью облучения образца импульсным сигналом с последующим анализом искаженного средой электромагнитного отклика [патент РФ №2610878].
К числу недостатков этого метода можно отнести обязательное требование отсутствия отражения от нижнего края образца; равно его применимость для диэлектриков с существенным поглощением.
Наиболее близким по способу измерения является устройство [патент РФ №2575767], являющееся прототипом данной заявки. Однако, из-за обязательного условия наличия отраженной волны от дна емкости, данный способ пригоден в большей степени для диэлектриков без потерь. Предлагаемая формула определения диэлектрической проницаемости не содержит мнимую часть.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание бесконтактного способа измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких полупроводящих жидкостей.
2
3
Технический результат достигается тем, что жидкость облучают электромагнитной волной по нормали к поверхности, измеряют интенсивность отраженной волны в зависимости от глубины погружения плоской металлической пластины, при этом искомый параметр определяется из подбора до максимального совпадения положений максимумов и минимумов измеренной интерференционной зависимости с рассчитанной по формуле:  ω=2π/λ, λ - длина волны в вакууме, ε - комплексная диэлектрическая проницаемость исследуемой жидкости, ε - комплексная диэлектрическая проницаемость металлической пластины определяемой по формуле Друде, d - толщина зондируемого слоя, i - мнимая единица [Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука. 1973. -344 с.].
Способ реализуется следующим образом. На фиг. 1 представлена схема экспериментальной установки. 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 45° при шаге резьбы 1.5 мм будет соответствовать поднятию или опусканию пластины на 1.5 мм/8=0.1875 мм.
2
На фиг. 2 и 3 приведены измеренные и расчетные зависимости отраженного сигнала от глубины погружения пластины в среду при частоте излучения 40 ГГц. В роли исследуемой жидкости выступало растительное масло с комплексной диэлектрической проницаемостью ε=2.3-i0.08999 для указанной частоты.
Предлагаемый способ может быть применен для определения комплексной диэлектрической проницаемости полупроводящих жидкостей.