Измерение комплексной диэлектрической проницаемости объектов природной среды методом частичного заполнения волновода

Диэлектрическая проницаемость природных материалов, таких как древисина и грунты сильно зависит от процентного содержания влаги. Обеспечить измерения зависимости диэлектрической проницаемости на СВЧ от влажности обычным волноводным методом, используя плоскопараллельные образцы, перекрывающие все поперечное сечение волновода, по целому ряду причин весьма затруднительно. По мере увлажнения древесины меняется объем образца, существенно усложняется решение измерительных уравнений. Возникающие трудности удается преодолеть, переходя к методу, получившему название метода частичного заполнения сечения волновода, в котором используются образцы в виде тонкого стержня, устанавливаемого перпендикулярно широкой стенке волновода [1].
Для очень тонких стержней электрическое поле в образце можно считать однородным, а сам образец рассматривать как некую проводимость, шунтирующую волновод. В случае тонкого стержня, сравнительно нетрудно получаются выражения, связывающие искомые составляющие комплексной диэлектрической проницаемости с проводимостью, измеряемой с помощью измерительной линией или рефлектрометром.
Уточнить пределы применимости приближенных выражений можно получив и проанализировав интегральное уравнение (ИУ) для поля в диэлектрическом стержне. При определенных условиях от ИУ удается перейти к приближенным формулам, полученным при описании образца простой шунтирующей проводимостью. В практическом отношении более удобен вариант, когда образец не упирается торцами в стенки волновода, а вводится в волновод через отверстия в широких стенках или через отверстия и патрубки. Учесть влияние отверстий и патрубков удается путем нахождения выражений для вычисления поправок. Для измерения диэлектрической проницаемости сыпучих материалов в таком варианте удобно использовать контейнеры в виде тонкостенных диэлектрических трубок, учет которых при известной диэлектрической проницаемости материала трубки, довольно прост.
Литература
1. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: ГИФ-МЛ. 1963.