Уважаемые Умы,

Подскажите пожалуйста, существует ли формула зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от температуры.

Простите, если идея глупая.

Но мне кажется, что если по АЧХ коаксиального резонатора можно определить диэлектрическую проницаемость, заполняемого диэлектрика, а также тангенс диэлектрических потерь, то возможно каким-то образом и температуру определить диэлектрика.

Заранее Всем огромное спасибо!

Ну как тут не отозваться


формулы нет, а вот зависимость измерить можно, а потом использовать эту зависимость для пересчета обратно.
Понадобится диэлектрик очень чувствительный к Т, иначе точность метода будет низкой.
Есть такой?

Спасибо

Вода у меня в качестве диэлектрика и этанол.

ну, вобщем-то практически любой резонатор можно перелать в сенсор того или иного параметра среды. Те же кварцевые резонаторы используются и для генераторов и для точных весов, датчиков температуры, ускорения и тп.

Самый простой способ при этом - мониторить резонансную частоту как функцию параметра среды.

Вода - полярный диэлектрик. У полярных диэлектриков температурная зависимость tgδ имеет максимум. Посмотрите практически любой учебник по электрорадиоматериалам.

Безусловно, Вы правы.

Именно этим я и занимаюсь, только я не знаю как по мониторингу резонансной частоты, определить температуру среды.





Спасибо огромное за совет.

Понимаете, у меня какие-то смутные подозрения, что зная погонную емкость коаксиального резонатора, а также тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическую постоянную жидкости, в зависимости от приложенного напряжения можно рассчитать температуру жидкости.

Ниже на картинке результаты моего эксперимента, в котором все параметры системы постоянно, а сдвиг по амплитуде происходил из-за изменений в температуре.

А вот дальше этих рассуждений у меня ничего не выходит, а может я вообще "не в ту сторону".

Есть экспериментальные данные по e' и e" в книжке Кинга и Смита "Антенны в материальных средах" (Т1, с.396). Позже могу отсканировать, если надо.

Спасибо большое.
Книга потрясающая, нашла в djvu формате.

Ну, самое простое - это сделать осцилятор и по уходу частоты осциллятора от номинального значения находить температуру. Насколько я помню добивались разрешения в 10^-4 °C и точности в 10^02 °C для 0-100 °C на кварце. Все зависит от требований: чувствительности к температуре, нечувствуительности к другим параметрам, линейности, диапазону...

С другой стороны мне не понятно как определять с помощью угла потерь. Потери означают выделение тепла в частности, а значит ваше устройсто будет греть само себя и мереть свою температуру если потери значительны. У криогенных сенсоров - это большая проблема. В чем преимущество такого подхода?

Спасибо большое за совет.

Преимущество в том, что если бы было возможно как вычислять по данным графиком (см. пожалуйста пост выше) еще и температуру, тогда бы мой датчик одновременно было показывал три параметра.

Все равно что-то не понятно... вы собираетесь весь график идентифицировать? К датчику будет прилагаться компьютер с алгоритмом идентификации? Или вы просто хотите интерпретировать уже имеющиеся данные? Какую чувствительность вы хотите достичь?

Спасибо Вам огромнейшее, прежде всего за понимание, моих косноязычных объяснений!
Мне , действительно, хотелось бы прилагать к датчика компьютер О чувствительности пока речь не заходила, поскольку в базовых вещах у меня нет понимания, еще многих вопросов

OK. В любом случае, удачи!

Огромное спасибо!

Уважаемые Умы,

Поскольку ничегошеньки у меня не выходит с определением температуры через тангенс угла диэлектрических потерь.

Необходимо Ваше мнение, можно ли определить температуру по следующим параметрам и если да, то ссылка на литературу-отдельное огромное спасибо:
1) емкость резонатора, заполненного жидким полярным диэлектриком;
2) сопротивление диэлектрика;
3) проводимость полярного диэлектрика.

Буду благодарна за любую помощь!

1) Температурная зависимость ε имеет максимум;
2) ?
3) ?
В чем разница вопросов 2 и 3? Проводимость жидких диэлектриков экспоненциально увеличивается с увеличением температуры.
В общих чертах это описано в книгах по электрорадиоматериалам и им подобным. Более глубоко надо смотреть физику полупроводников и диэлектриков.

Спасибо огромное за помощь!

По-поводу вопросов 2 и 3, простите, если непонятно выразилась, хотелось бы разобраться, температурно-зависимы ли:

2)loss due to dielectric conduction
3)loses due to dielectric loss tangent

Еще раз спасибо!

Ну, про tgδ (вопрос 3) ранее уже обсуждали - зависит. Этот пункт относится к потерям в переменном поле. А вот вопрос 2 относится к потерям в постоянном поле (преимущественно ионная проводимость, которая также зависит от температуры, как я упоминал в предыдущем посте). Теперь разницу вижу, а в Вашей предыдущей формулировке в вопросах 2 и 3 были просто взаимно обратные величины (ρ=1/σ).

Спасибо большое за понимание и помощь!
Теперь попытаюсь сформулировать вопрос по-уму.

Есть у меня амплитудно-частотные характеристики коаксиального резонатора, заполненного водой.
Возможно ли по амплитудно-частотным характеристикам определить температуру воды и при каких начальных условиях?

Помучайтесь, пожалуйста еще со мной.

Огромное спасибо!

Т. к. диэлектрическая проницаемость зависима от температуры, то и резонансная частота должна изменяться. Но с точки зрения практической реализации есть сомнения в стабильности параметров такого измерителя, даже после его калибровки. Вода зацветет, ее электрофизические параметры изменятся. Смена воды потребует повторной калибровки. Может быть стОит использовать другую жидкость, не подверженную биологическому загрязнению. Полярной жидкостью является, например, трансформаторное масло, но область применения у него низкочастотная и как оно ведет себя на ВЧ я не знаю.
Потери, думаю, менее предсказуемы, особенно ионная проводимость, хотя не утверждаю. А так добротность тоже будет каким-то образом зависить от температуры.
Что уверенно можно сказать - удовлетворительную аналитическую модель "на кончике пера" Вы не получите.

Вот все разъяснили!

Тысячу раз спасибо!

И все-таки почитаю, по Вашей наводке, еще про добротность.

Да чего же я разъяснил? Так, в предельно общих словах, как слесарю о квантовой механике. Тут думать да думать, искать информацию и ставить эксперименты, если есть с чем.

Эксперименты, есть и с чем и на чем ставить, мозгов малова-то

Уважаемые Умы,

Я тут, благодаря советам и разъяснениям, Добрых Людей в этом и предыдущех постах, провела эксперименты с дистиллированоой водой и водой "из под крана" с различными температурами (картинки прилагаю).

На мой взгляд, интересная штука выходит: потери в дисстилированной воде минимальны, таким образом, в зависимости от температуры, видим, что основную роль в изменениях выходного сигнала играют емкостьи индуктивность резонатора, т.е. видим только сдвиг по частоте.

А вот если вода "из под крана" с явными диэлектрическими потерями, то по выходному сигналу заметны оба эффекта: сдвиг по частоте и по амплитуде.

Приходит мысль, так как добротность зависит от емкости, индуктивности и потерь в резонаторе, как и говорил EUrry, явная зависимость от температуры.

Почитала, что нашла, не помогло.

Может у кого-нибудь найдется время разъяснить и ткнуть в литературу.

Заранее Всем спасибо огромное!

Кстати, заметьте, на втором рисунке резонансы явно имеют какую-то экстремальную зависимость от температуры, т. е., по-видимому, в диапазоне 14-18 °С наблюдается баланс сил вязкозти и теплового движения молекул жидкости.
По поводу литературы: думаю, тут нужно искать какие-то публикации серьезных исследований в рецензируемых изданиях, в монографиях. В учебниках такого не напишут. Может быть попробовать поискать на http://elibrary.ru названия и аннотации статей. Если что-то интересное попадется, уже и полную версию статьи где-то найти попытаться, а если повезет, то и там найдете. Если хотите с водой продолжать работать, то может быть помогут исследования в области микроволнового измерения влажности, что исследовалось и причем давно, только называлось, конечно, не так (в России имеется в виду). Кстати, если система будет закрытой, то дистиллированная вода может послужить достаточное время без зацветания. Еще, наверное, можно добавки ввести какие-то от зацветания, но это уже нужно дополнительно исследовать, т. к. характеристики могут сильно зависить от этого (те же потери).

Спасибо, EUrry, самое большое!

Вот нашла статью, на мой взгляд, полезная, однако, довольно сложная для меня.

Еще раз спасибо!