Определение комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей коаксиальными зондами с использованием подложек из метаматериала

Abstract

Предложена модификация метода определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких сред коаксиальными зондами, основанная на использовании подложек из метаматериала с известными характеристиками. Показано, что при определенных соотношениях электрических параметров и толщин слоя зондируемой среды и подложки возникают резонансные уменьшения отражений от конца зонда, нагруженного на такую двухслойную структуру. Это позволяет определять комплексную диэлектрическую проницаемость исследуемой среды в широком диапазоне ее изменения, основываясь только на амплитудных измерениях коэффициента отражения зонда в ограниченном диапазоне частот в сочетании с подбором оптимальной толщины зондируемого слоя.

Modification of the method for determination of complex permittivity of liquid media by open-ended coaxial line probes, based on using metamaterial substrate with known characteristics, is proposed. It is shown, that under certain relations between electric parameters and thicknesses of media under test and substrate, resonance decrease of reflection from the end of probe loaded on such a two-layered structure, arise. Thus, determination of complex permittivity of media under test in wide range of its variation, being based on measurements of probe amplitude reflection coefficient only in finite frequency range in combination with fitting optimal thickness of tested layer is possible.

Запропоновано модифікацію методу визначення комплексної діелектричної проникності рідких середовищ коаксіальними зондами, яка базується на застосуванні підкла- док з метаматеріалу з відомими характеристиками. Показано, що при певних співвідношеннях електричних параметрів і товщин шару середовища, яке зондують, та підкладки з’являються резонансні зменшення відбиття від кінця зонду, що навантажений на таку двошарову структуру. Це дозволяє визначати комплексну діелектричну проникність досліджува- ного середовища у широкому діапазоні її змін, базуючись тільки на амплітудних вимірюваннях коефіцієнту відбиття зонду в обмеженому діапазоні частот сумісно з підбором оптимальної товщини шару, який зондують.