Приложение 4.2.5.2 Данные для погонного сопротивления и комплексной диэлектрической проницаемости хвои

Приложение 4.2.5.2
Данные для погонного сопротивления и комплексной диэлектрической
проницаемости хвои
Экспериментальные данные для погонного комплексного сопротивления и комплексной
диэлектрической проницаемости хвои
Экспериментальные исследования зависимости погонного сопротивления и
комплексной диэлектрической проницаемости хвои от влажности в СВЧ диапазоне проводились
на основе резонаторных методов. Измерения проводились на основном типе колебаний E010.
При исследовании частотной зависимости активной части комплексного сопротивления хвои
кедра использовались также и другие типы резонансов, которые подбирались таким образом,
чтобы при внесении образца в резонатор смещенная резонансная частота не попадала в резонанс
другого типа колебаний.
Действительная ε' и мнимая ε части комплексной диэлектрической проницаемости
находились с применением формул:
   1  0,5395
 a2  f
S
f
,    0, 269
 a2  1
1 
  ,
S  Q Q0 
a - радиус резонатора, S - площадь поперечного сечения образца,  f - смещение
значения резонансной частоты при внесении образца в резонатор, f - значение резонансной
частоты резонатора с образцом, Q0 , Q - добротности пустого резонатора и резонатора с
где
образцом соответственно. Комплексные сопротивления и значения диэлектрической
проницаемости хвоинок измерялись как функции влажности при разных частотах.
Для измерения влагосодержания хвоинок в герметизированные пробирки помещалось
несколько гранул цеолита. В замкнутом объеме пробирки при постоянной температуре 290 °К
происходил процесс десорбции хвоинки и сорбции цеолита. Взвешивание хвоинок и цеолита
перед помещением хвоинки в резонатор давало возможность более точного измерения текущего
значения влажности хвоинки, которая определялась по формуле:
W
где
mi  m0
%,
mmax
m0 -масса сухой хвоинки, mmax - масса хвоинки при максимальном влагосодержании, mi -
"текущее" значение массы хвоинки.Масса сухой хвоинки определялась после десорбции
хвоинки в сушильном шкафу в течение 24 часов при температуре 378 °К.
На Рис. 1 и 2 приведены экспериментальные зависимости соответственно для
действительной и мнимой частей комплексного значения погонного сопротивления.
Рис. 1. Действительная часть погонного сопротивления хвоинок кедра как
функция влажности на частоте 2.88 гГц
Рис. 2. Мнимая часть погонного сопротивления хвоинок кедра как функция влажности на частоте
2.88 гГц
Как видно из рис. 1, 2. среднее значение активной части погонного комплексного
сопротивления для хвои кедра при изменении влажности от 60 % до 20 % изменяется от 1,2*10 5
Ом/м до 5,2*105 Ом/м, а реактивная часть сопротивления - от X=6*105 Ом/м до X=1,4*106 Ом/м;
для ели при тех же условиях R изменяется от 5*105 до 106 Ом/м.
Зависимость погонного сопротивления хвои основных пород древостоя бореальных
лесов от влажности не является в общем случае монотонной, и форма этой зависимости
является индивидуальной для каждой породы. В Таблице I приведены максимальные и
минимальные значения активной и реактивной частей комплексного сопротивления хвои
различных пород при изменении влагосодержания в хвое
W %  от 20 % до 60 %.
Таблица I
Тип хвои
f=2.88гГц
R, Ом м
Кедр
Сосна
Ель
Пихта
5
4,9-2*10
1,8-0,5*106
4-0,5*106
1,0-0,5*106
f=1.21гГц
X , Ом м
5
12-7*10
4-2*106
8-3*106
5,9-1,9*106
R, Ом м
6
3-0,5*10
3,5-0,5*106
-
X , Ом м
9-4,2*106
1-0,3*107
-
Исследования погонного сопротивления хвои кедра в сантиметровом и дециметровом
диапазонах длин волн также показали немонотонную зависимость погонного сопротивления от
частоты. Результаты этих измерений показаны на Рис. 3.
Рис. 3. Зависимость мнимой части погонного сопротивления хвоинок кедра от
длины волны
Комплексная диэлектрическая проницаемость хвоинок кедра показана на Рис. 4 и 5.
Рис. 4. Зависимость действительной части диэлектрической
проницаемости хвоинок кедра от влажности
Рис. 5. Зависимость мнимой части диэлектрической проницаемости
хвоинок кедра от влажности