Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №3. С. 288-300
Зависимость диэлектрической проницаемости связанной воды в бентоните от влажности и температуры
Т.А. Беляева
1 , П.П. Бобров
1 , В.Л. Миронов
2 , О.В. Родионова
1 1 Омский государственный педагогический университет, Омск, Россия
2 Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
Приведены результаты измерения комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) бентонита в зависимости от влажности и температуры на частотах от 10 кГц до 8,5 ГГц. С использованием рефракционной модели смеси исследованы диэлектрические свойства связанной воды. Показано, что КДП связанной воды зависит от ее количества, причем эта зависимость не является монотонной. Действительная и мнимая части КДП достигают максимальных значений при влажностях 0,03–0,04 м3/м3 и возрастают при повышении температуры. Создана модель зависимости КДП связанной воды от частоты, температуры и влажности, включающая три частотные области релаксации. Найдены регрессионные уравнения, связывающие параметры модели с температурой и влажностью. Результаты расчетов КДП бентонита с использованием этой модели отклоняются от экспериментальных данных по действительной части КДП не более, чем на 10%, а по мнимой – на 15–20%.
Ключевые слова: диэлектрическая проницаемость, связанная вода, бентонит, диэлектрическая релаксация, рефракционная модель.
Полный текстСписок литературы:
- Беляева Т.А. , Бобров А.П. , Бобров П.П., Галеев О.В., Мандрыгина В.Н.. Определение параметров моделей диэлектрической проницаемости почв с различной плотностью и различным содержанием гумуса по данным экспериментальных измерений в частотном диапазоне 0,1-20 ГГц // Исследование Земли из космоса. 2003. № 5. 28-34.
- Беляева Т.А., Бобров П.П., Ивченко О.А., Мандрыгина В.Н. Зависимость диэлектрической проницаемости связанной воды в почвах от ее количества // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Т. 3. № 2. С. 281-286.
- Беляева Т. А., Бобров П. П., Кондратьева О. В. Изменение диэлектрических свойств связанной воды в почвах при увеличении ее количества // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (Вестник СибГАУ). 2013. Специальный выпуск 5(51). С. 92-95.
- Бобров П.П., Кондратьева О.В., Репин А.В. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости образца в одной ячейке от десятков герц до единиц гигагерц // Известия Вузов. Физика. 2012. № 8/3. С. 23-26.
- Бобров П.П., Миронов В.Л., Ивченко О.А., Красноухова В.Н. Спектроскопическая модель диэлектрической проницаемости почв, использующая стандартизованные агрофизические показатели // Исследование Земли из космоса. 2008. № 1. С. 15–23.
- Боярский Д.А., Тихонов В.В. Учет диэлектрических свойств связанной воды при моделировании эффективной диэлектрической проницаемости влажных почв в СВЧ-диапазоне. // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 4. С. 446-454.
- Boyarskii D. A., Tikhonov V. V., Komarova N. Yu. Model of dielectric constant of bound water in soil for applications of microwave remote sensing // Progress in Electromagnetics Research, PIER. 2002. Vol. 35. P. 251–269,
- Ishida T., Makino T., Wang C. Dielectric-relaxation spectroscopy of kaoliite, montmorillonite, allophane, and imogolite under moist conditions // Clays and Clay Minerals. 2000. Vol. 48. № 1. P. 75-84.
- Kelleners T. J., Robinson D. A.,. Shouse P. J, Frequency dependence of the complex permittivity and its impact on dielectric sensor calibration in soils// Soil Sci. Soc. Am. J. 2005. Vol. 69. № 1. P. 67–76.
- Mironov V.L., Bobrov P.P., Kosolapova L.G., et al. Data processing technique for deriving soil water spectroscopic parameters in microwave // Proceedings of the 2006 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium. Denver, USA. 2006. Vol. 6. P. 2957–2961.
- Mironov V.L., Bobrov P.P., Fomin S.V. Multirelaxation generalized refractive mixing dielectric model of moist soils // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2013. Vol. 10. № 3. Р. 603-606.
- Mironov V.L., Dobson M.C., Kaupp V.H., et al. Generalized refractive mixing dielectric model for moist soils // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, 2004. Vol. 42, №. 4, Р. 773–785.