izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-245Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSТехника диэлектрических измерений водонасыщенных системПодкинЮ. Г.noemail@neicon.ruМ РозентальО. .orosental@rambler.ruСарапульский политехнический институтRussian FederationКомитет по экологии Всероссийской организации качестваRussian Federation201407022023076165Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/245

Предложены методы и техника диэлектрических измерений водно-минеральных систем, сформулированы требования к построению и разработана конструкция емкостного первичного измерительного преобразователя для контроля минеральных водонасыщенных природных и техногенных систем. Разработана методика расчета эквивалентной входной проводимости и ее составляющих на основе каскадного соединения элементов протяженного коаксиального первичного измерительного преобразователя. Проведено математическое моделирование и экспериментальное исследование предложенного преобразователя, подтвердившее эффективность его применения для контроля состояния связанной воды водонасыщенных минеральных систем природного и техногенного генезиса.

The methods and measuring technique of dielectric measurements of water-mineral systems have been offered, the requirements to the construction of design have been formulated and capacitive primary measuring transducer to controle mineral water-saturated natural and technogenic systems - soil and waterworks has been proposed. Method of calculating of the equivalent input conductance and its components based on the cascade connection of the elements of an extended coaxial primary measuring transduser has been synthesized. Mathematical modeling and experimental investigation of this transduser which confirmed the effectiveness of its application to monitor the state of bound water in saturated mineral systems of natural and technogenic origin has been carried out.

водно-минеральная системадиэлектрическая характеристикапервичный измерительный преобразовательэлектродная поляризацияwater-mineral systemdielectric characteristics kaprimary measuring converterelectrode polarizationReferencesДворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. СПб: Строй Бетон, 2006.Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. СПб: Строй Бетон, 2006.Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Специальные бетоны. М.:Инфра-Инженерия, 2012.Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Специальные бетоны. М.:Инфра-Инженерия, 2012.Beek van A., Dielectric properties of young concrete Non-destructive dielectric sensor for monitoring the strength development of young concrete. Ph.D. thesis, Delft University, 2000.Beek van A., Dielectric properties of young concrete Non-destructive dielectric sensor for monitoring the strength development of young concrete. Ph.D. thesis, Delft University, 2000.Hager N. E. III, Domszy R. C. Monitoring of cement hydration by broadband time-domain-reflectometry dielectric spectroscopy. // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. No 9. P. 5117-5129.Hager N. E. III, Domszy R. C. Monitoring of cement hydration by broadband time-domain-reflectometry dielectric spectroscopy. // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. No 9. P. 5117-5129.Подкин Ю.Г., Розенталь О.М. Диэлектрические измерения водных растворов электролитов // Измерительная техника. 2013. № 12. С. 57-62; Podkin Yu. G., Rozental O.M. Dielectric Measurements of Aqueous Solutions of Electrolytes // Measurement Techniques. 2014. V. 56. N. 12. P. 1439-1447.Подкин Ю.Г., Розенталь О.М. Диэлектрические измерения водных растворов электролитов // Измерительная техника. 2013. № 12. С. 57-62; Podkin Yu. G., Rozental O.M. Dielectric Measurements of Aqueous Solutions of Electrolytes // Measurement Techniques. 2014. V. 56. N. 12. P. 1439-1447.Розенталь О.М., Подкин Ю.Г. Методы и средства диэлектрических измерений водных растворов электролитов // Измерительная техника 2014. №1. C. 67-70; Podkin Yu. G. Methods and Means of Dielectric Measurements of Aqueous Solutions of Electrolytes // Measurement Techniques. 2014. V. 57. N. 1. P. 103-108.Розенталь О.М., Подкин Ю.Г. Методы и средства диэлектрических измерений водных растворов электролитов // Измерительная техника 2014. №1. C. 67-70; Podkin Yu. G. Methods and Means of Dielectric Measurements of Aqueous Solutions of Electrolytes // Measurement Techniques. 2014. V. 57. N. 1. P. 103-108.Olson R.A. e. a. Interpretation of the impedance spectroscopy of cement paste via computer modeling III: Microstructural analysis of frozen cement paste Journal of Materials Science // 1995. V. 30, P. 5078-5086.Olson R.A. e. a. Interpretation of the impedance spectroscopy of cement paste via computer modeling III: Microstructural analysis of frozen cement paste Journal of Materials Science // 1995. V. 30, P. 5078-5086.Clark P.E., Shaughnessy III R.J. Rheological Evaluation of Dense Suspensions: Simulation of a Fresh Cement Paste. / SPE Production Engineering. 1990. V. 5, N. 2, P. 180-186.Clark P.E., Shaughnessy III R.J. Rheological Evaluation of Dense Suspensions: Simulation of a Fresh Cement Paste. / SPE Production Engineering. 1990. V. 5, N. 2, P. 180-186.Asano M. e. a. Dielectric Relaxation Spectroscopy to Investigate Structured Water in Mortar. // BB 85-CD Intern. Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, 2003. [Электронный ресурс]. http://www.dgzfp.de/ (дата обращения 06.06.2014).Asano M. e. a. Dielectric Relaxation Spectroscopy to Investigate Structured Water in Mortar. // BB 85-CD Intern. Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, 2003. [Электронный ресурс]. http://www.dgzfp.de/ (дата обращения 06.06.2014).Voigt T., Shah S. P. Nondestructive Monitoring of Setting and Hardening of Portland Cement Mortar with Sonic Methods // BB 85-CD Intern. Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, 2003. [Электронный ресурс]. http://www.dgzfp.de/ (дата обращения 06.06.2014).Voigt T., Shah S. P. Nondestructive Monitoring of Setting and Hardening of Portland Cement Mortar with Sonic Methods // BB 85-CD Intern. Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, 2003. [Электронный ресурс]. http://www.dgzfp.de/ (дата обращения 06.06.2014).М. Ю. Мишков, Ю. Г. Подкин. Особенности проектирования емкостных первичных измерительных преобразователей диссипативных жидких сред 1. Анализ принципиальных особенностей // Датчики и системы. 2013. № 8. C. 21-26.М. Ю. Мишков, Ю. Г. Подкин. Особенности проектирования емкостных первичных измерительных преобразователей диссипативных жидких сред 1. Анализ принципиальных особенностей // Датчики и системы. 2013. № 8. C. 21-26.Hager N. E. Ill. Broadband time-domain-reflectometry dielectric spectroscopy using variable-time-scale sampling // Rev. Sci. Instrum. 1994. V. 65. N. 4. P. 887-891.Hager N. E. Ill. Broadband time-domain-reflectometry dielectric spectroscopy using variable-time-scale sampling // Rev. Sci. Instrum. 1994. V. 65. N. 4. P. 887-891.Skierucha W., Andrzej Wilczek A. A FDR Sensor for Measuring Complex Soil Dielectric Permittivity in the 10-500 MHz Frequency Range // Sensors. 2010. № 10. P. 3314-3329.Skierucha W., Andrzej Wilczek A. A FDR Sensor for Measuring Complex Soil Dielectric Permittivity in the 10-500 MHz Frequency Range // Sensors. 2010. № 10. P. 3314-3329.В. К. Иванов и др. Определение комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей коаксиальными зондами с использованием подложек из метаматериала // Радиофизика и электроника. 2011. Т. 16. № 1. С. 92-99.В. К. Иванов и др. Определение комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей коаксиальными зондами с использованием подложек из метаматериала // Радиофизика и электроника. 2011. Т. 16. № 1. С. 92-99.Bobowski J. S. Johnson T. Permittivity measurements of biological samples by an open-ended coaxial line // Progress In Electromagnetics Research. 2012. V. 40, P. 159-183.Bobowski J. S. Johnson T. Permittivity measurements of biological samples by an open-ended coaxial line // Progress In Electromagnetics Research. 2012. V. 40, P. 159-183.Корис Р. Шмидт-Вальтер Х. Справочник инженера схемотехника. М: Техносфера, 2006.Корис Р. Шмидт-Вальтер Х. Справочник инженера схемотехника. М: Техносфера, 2006.Иванченко И.В., Попенко Н.А. Исследование распределений электромагнитных полей как метод исследования характеристик электродинамических структур // Физические основы приборостроения. 2013. T. 2, № 1. C. 18-33.Иванченко И.В., Попенко Н.А. Исследование распределений электромагнитных полей как метод исследования характеристик электродинамических структур // Физические основы приборостроения. 2013. T. 2, № 1. C. 18-33.Вендик О.Г., Зубко С.П., Никольский М.А. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий слой сегнетоэлектрика // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 4. С. 1-7.Вендик О.Г., Зубко С.П., Никольский М.А. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий слой сегнетоэлектрика // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. Вып. 4. С. 1-7.Сапогин В.Г. и др. Погонная индуктивность цилиндрических проводников с аксиальной плотностью тока в сложных функциональных блоках // Инженерный вестник Дона. 2012. №4. Ч.Сапогин В.Г. и др. Погонная индуктивность цилиндрических проводников с аксиальной плотностью тока в сложных функциональных блоках // Инженерный вестник Дона. 2012. №4. Ч.[Электрон. ресурс]. http:// www.ivdon.ru/magazine/archive/n4t1y2012/1264 (дата обращения 6.06.2014 г.)[Электрон. ресурс]. http:// www.ivdon.ru/magazine/archive/n4t1y2012/1264 (дата обращения 6.06.2014 г.)Вичкань А. В., Мельяновский П. А. Высокочастотная комплексная диэлектрическая проницаемость водных растворов солей // Microwave & Telecom. Technol.: Proc. 12th Int. Crimean Conf. (CriMiCo’2002). P. 542-543.Вичкань А. В., Мельяновский П. А. Высокочастотная комплексная диэлектрическая проницаемость водных растворов солей // Microwave & Telecom. Technol.: Proc. 12th Int. Crimean Conf. (CriMiCo’2002). P. 542-543.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.