датчик на основе резонатора с периодической структурой, в качестве идеи для измерения диэлектрических свойств жидкостей Опции

[Kate25]

Уважаемые умы,
выскажите, пожалуйста, свое мнение по-поводу создания датчика на основе резонатора с периодической структурой для измерения диэлектрических свойств жидкостей. Теорию нашла здесь:
Никольский и Никольская "Электродинамика и распространение радиоволн"

Из устройств для измерения параметров: анализатор спектра HAMEG3010 до 3 ГГц.
Первое, что пришло на ум собрать конструктор как на картинке.
За любую критику и идею конструкции, которую я бы смогла смастерить сама, всем заранее огромнейшее спасибо!

[Kate25]

Уважаемые Умы,
как всегда спасибо Вам всем огромное за помощь и терпение.
Кому интересно, вот теория из Никольского и обзорная статья-буржуйска.
Также прилагаю картинку из того, что у меня созрело с Вашей. Осталось, разобраться насколько глубоко эта тема проработана.
Еще раз спасибо!

[andreysar]

Осталось все-таки непонятно в чем сущность метода, и его преимущества перед остальными.
В приложенных Вами статьях рассматриваются проблемы распространения в замедляющих системах, в том числе конечной длины.
Понятно, что при заполнении зам. системы диэлектриком изменится фазовая скорость, волновое сопротивление и т.п., Но какие параметры мерить, а главное как количественно связать их с диэлектрической проницаемостью непонятно. Как отделить воздействие эпсилон от мю материала?

Если говорить о теории и методах, то посмотрите например:  patent_2449300.pdf ( 226.47 килобайт ) Кол-во скачиваний: 195
,  ___________________________________________________.pdf ( 1.31 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 11255
, тут
Здесь по крайней мере показана связь измеряемых параметров, с эпсилон, ограничения и преимущества методов

[Kate25]

Еще раз огромное за ссылки, литературу и, конечно, же бесседу.
Преимущества, а также возможный способ измерения параметров такого рода датчика, правда, несколько для других целей целей, нашла здесь

[andreysar]

Преимущества, а также возможный способ измерения параметров такого рода датчика, правда, несколько для других целей целей, нашла здесь...

То, что они делают просто только в одном случае: жидкость всегда одна и та же, ее свойства одни и те же. Тогда откалибровав отклик системы один раз при разных уровнях жидкости всегда имеем решение. Если жидкости разные (или свойства изменились, например от изменения температуры) - то ничего не получиться. Интерпретировать измерения однозначно не удастся.

Чтобы чего-то мерить, необходима достаточно точная формула, связывающая измерения с параметрами. Измерить можно амплитуду и фазу отраженного (проходящего) сигнала, резонансную частоту и добротность резонатора. Параметры сигнала нужно мерить очень точно. Формулы связи даже для датчиков "простой" формы нетривиальны. А для датчика такой сложной формы их вообще по-моему невозможно записать. Хотя, может и существует конструкция "сложной" формы имеющая относительно "простую" формулу для связи ВЧ параметров сигнала с параметрами материала. Но из приведенных ссылок этого нигде не следует.
"Работающие" же методы применяют пока простые конструкции: резонаторы наиболее простых форм, разрыв коаксиальной линии и т.п.

Возможно как-то откалиброваться на жидкостях с заранее известными свойствами, но не факт, что в широком диапазоне свойств это удастся сделать.

Может все-таки упростить задачу: взять объемный резонатор (как в патенте, который я приводил) через центр пропустить трубку из диэлектрического материала с известными свойствами наиболее тонкостенную. Через трубку пропускаете жидкость. По формуле сдвига резонансной частоты и добротности считаете эпсилон и тангенс дельта.
Или, если есть уверенность в отсутствии магнитных свойств, заполняете резонатор полностью жидкостью, тут формула будет еще проще.

[Kate25]

То, что они делают просто только в одном случае: жидкость всегда одна и та же, ее свойства одни и те же. Тогда откалибровав отклик системы один раз при разных уровнях жидкости всегда имеем решение. Если жидкости разные (или свойства изменились, например от изменения температуры) - то ничего не получиться. Интерпретировать измерения однозначно не удастся.

Чтобы чего-то мерить, необходима достаточно точная формула, связывающая измерения с параметрами. Измерить можно амплитуду и фазу отраженного (проходящего) сигнала, резонансную частоту и добротность резонатора. Параметры сигнала нужно мерить очень точно. Формулы связи даже для датчиков "простой" формы нетривиальны. А для датчика такой сложной формы их вообще по-моему невозможно записать. Хотя, может и существует конструкция "сложной" формы имеющая относительно "простую" формулу для связи ВЧ параметров сигнала с параметрами материала. Но из приведенных ссылок этого нигде не следует.
"Работающие" же методы применяют пока простые конструкции: резонаторы наиболее простых форм, разрыв коаксиальной линии и т.п.

Возможно как-то откалиброваться на жидкостях с заранее известными свойствами, но не факт, что в широком диапазоне свойств это удастся сделать.

Может все-таки упростить задачу: взять объемный резонатор (как в патенте, который я приводил) через центр пропустить трубку из диэлектрического материала с известными свойствами наиболее тонкостенную. Через трубку пропускаете жидкость. По формуле сдвига резонансной частоты и добротности считаете эпсилон и тангенс дельта.
Или, если есть уверенность в отсутствии магнитных свойств, заполняете резонатор полностью жидкостью, тут формула будет еще проще.

Спасибо огромное за идею! Буду дальше думать и читать!