Wyniki badań realizowanych w ramach projektu systemowego „Wsparcie Regionalnej Sieci Współpracy” deklaracja nr 20 Opracowanie prototypu transmisyjnej sondy dwuprętowej do pomiaru zespolonej przenikalności elektrycznej materiałów ciekłych pochodzenia rolniczego Wilczek A.1, Szypłowska A.2 1 Instytut Agrofizyki Polskiej Akademii Nauk 2 E-Test Sp. z o.o. Park Naukowo-Technologiczny Lublin 26.06.2013

Cel Badań Zaprojektowanie sondy transmisyjnej mechanicznie zgodnej ze standardową sondą dwu-prętową TDR Zbadanie zakresu pracy prototypu sondy do badania przenikalności elektrycznej cieczy

Parametry rozproszenia Podstawowe zależności b2 DUT PORT 1 PORT 2 b1 a2 numer portu źródła sygnału Exponential representation of complex numer in case of scatering parameters. numer portu odbioru sygnału

Wektorowy analizator sieci schemat blokowy Sterowany mikroprocesorowo generator sinusoidalny 20 kHz – 8 GHz PORT 1 PORT 2 a1 b1 detektor amplitudy i fazy DUT b2 a2 sprzęgacze kierunkowe VNA ZVCE Rohde@Schwarz, 800 punktów pomiarowych z zakresu 10 MHz to 8 GHz S11 , S21

Konstrukcja sondy

Względna przenikalność elektryczna materiały Współczynniki modelu Debye’a Ciecz referencyjna Temperatura [C] s ∞  [ps] Aceton 20 21,2 1,9 3,34 Isopropanol 29 3,2 292 Metanol 33,64 5,7 53 Woda destylowana 80,4 5,2 9,45 F. Buckley, A.A. Maryott, “Table of Dielectric Dispersion Data for Pure Liquids and Dilute Solutions,” Bureau of Standards Circular, Washington, DC, USA, pp. 1-101, 1958. Niska wartość przenikalności elektrycznej (polimery) Nazwa Względna przenikalność elektryczna Teflon (Polytetrafluoroethylene) 2,2 Ertacetal (Polyoxymethylene) 3,85

model Debye’A Współczynnik załamania

Wyniki odwrotnej transformaty fouriera IFFT dla sygnału odbitego S11

Wyniki odwrotnej transformaty fouriera IFFT dla sygnału odbitego S11

Wynik odwrotnej transformaty fouriera IFFT S11 dla izopropanolu długi czas relaksacji  =292ps

Wyniki IFFT S21 opóźnienie sygnału transmisyjnego

Wyniki IFFT S11 kalibracja przenikalności elektrycznej w dziedzinie czasu

Porównanie Kalibracji S11,S21 w dziedzinie częstotliwości

Współczynnik determinacji w funkcji częstotliwości sygnału

Wnioski zaprojektowana sonda pozwala na pomiar parametrów macierzy rozproszenia transmisyjnych S12, S21 i odbiciowych S11, S22, wyniki uzyskane przy pomocy odwrotnej transformaty Fouriera IFFT pozwalają zaobserwować wpływ części rzeczywistej przenikalności elektrycznej cieczy na opóźnienie sygnału transmisyjnego prototypowa sonda może być używana jako sonda odbiciowa TDR i jednocześnie jako sonda transmisyjna TDT do pomiaru parametrów diektrycznych cieczy

Dziękuję za uwagę Podziękowanie: Praca naukowa finansowana ze środków projektu Wsparcia Regionalnej Sieci Współpracy Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki, Priorytet VIII Regionalne Kadry Gospodarki. Umowa nr 1954/Gi/Dz/12