ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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. Беляева1 , П.П. Бобров1 , В.Л. Миронов2 , О.В. Родионова1 
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 текст

Список литературы:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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,
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.