ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab.ru Поиск по сайту TehTab.ru | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация/ / Физический справочник/ / Электрические и магнитные величины/ / Диэлектрическая проницаемость. Электрическая постоянная. / / Диэлектрическая проницаемость различных веществ, в т.ч. основных диэлектриков.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
) 
ru:Помогите решить / разобраться (Ф)
AlexandroMer |
| ||
25/07/17 |
| ||
| |||
07.2017, 15:37 svv |
| |||
23/07/08 |
| |||
| ||||
07.2017, 16:46 realeugene |
| ||
27/08/16 |
| ||
| |||
07.2017, 18:39 DimaM |
| |||
28/12/12 |
| |||
| ||||
07.2017, 07:27 | Показать сообщения за: Все сообщения1 день7 дней2 недели1 месяц3 месяца6 месяцев1 год Поле сортировки АвторВремя размещенияЗаголовокпо возрастаниюпо убыванию |
| Страница 1 из 1 | [ Сообщений: 4 ] |
Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы
Джей Дэвис, Ю Хуан АннотацияГеорадар становится все более популярным как полностью неразрушающий метод оценки целостности бетонных конструкций. Однако одна из трудностей, с которой сталкиваются инженеры-испытатели, заключается в том, чтобы связать время возврата радиолокационного сигнала с геометрическим положением подповерхностного объекта. Необходимо заранее знать относительную диэлектрическую проницаемость бетона, чтобы знать скорость радиолокационного сигнала в бетоне. Относительная диэлектрическая проницаемость очень чувствительна к содержанию влаги в бетоне и, следовательно, может быть неравномерной в пределах глубины бетона. В этом документе сообщается о разработке широкополосной рупорной антенной системы ТЕМ, подходящей для полевых приложений. Система работает в частотной области в диапазоне 300 МГц — 3 ГГц. Процедура обратного моделирования была разработана для определения профиля изменения относительной диэлектрической проницаемости с глубиной. Введение Использование подповерхностного радара за последние два-три десятилетия приобрело все большую популярность в строительном сообществе. Он предлагает средства исследования под доступной поверхностью полностью неразрушающим способом и дает ценную информацию о погребенных включениях и разломах на глубинах, недоступных для других методов. Одна из трудностей получения полезных результатов георадарного исследования заключается в количественной интерпретации результатов. При интерпретации отраженного радиолокационного сигнала, собранного во временной области, время возврата не может быть преобразовано в расстояние без предварительного знания скорости распространения.
где Бетон по существу является немагнитным материалом с относительной магнитной проницаемостью, равной единице. Было обнаружено [1], что основным фактором, влияющим на диэлектрическую проницаемость бетона, является количество влаги, содержащейся в порах бетона, которое часто меняется с увеличением глубины под поверхностью. Относительная диэлектрическая проницаемость бетона обычно варьируется от значения около 6 для естественно сухого бетона до 12 для насыщенного бетона. Определение диэлектрических свойств бетона Недавняя разработка широкополосной рупорной антенны ТЕМ в Ливерпуле предназначена для решения этой проблемы. Разработка рупорной антенны TEMВысокоточная рупорная антенна поперечного электромагнитного поля (TEM) была разработана для обеспечения ряда необходимых характеристик:
Были построены два прототипа антенн, каждая из которых состоит из двух расходящихся медных (или алюминиевых) пластин толщиной 1 мм, подключенных к анализатору цепей через коаксиальный адаптер N-типа. Инверсия результатов радараДля оценки электрических свойств бетона по измерениям, проведенным с помощью рупорной антенны ТЕМ в частотной области, была разработана процедура инверсии [2,3,4] для восстановления многослойного профиля диэлектрической проницаемости, которая дала эти результаты. Полный процесс обратного моделирования состоит из трех отдельных разделов:
Форвардная модель Прямая модель получена из профиля, предназначенного для представления ожидаемой зависимости диэлектрической проницаемости и проводимости от глубины и частоты для плоских слоев одинаковой толщины. Модель включает частотную зависимость Коула-Коула[5] и позволяет разделить профиль на отдельные области. Каждая область имеет диэлектрические свойства, которые могут быть либо однородными, либо изменяться с глубиной линейно, экспоненциально или параболически, в зависимости от используемой модели. Функция оптимизации и среднеквадратичной ошибки Процесс оптимизации включает минимизацию функции среднеквадратичной ошибки (MSE), fe , сформированной непосредственно из измеренных данных коэффициента отражения ( G n ), и сгенерированной синтетическим путем из «прямого» решения (R n ) для N коэффициентов в частотной области, т.е.
На основании глобальных минимумов MSE можно определить оптимальную или «наиболее подходящую» кривую для измеренных данных отражения, что позволяет реконструировать диэлектрические параметры конкретного профиля. Чтобы ускорить процедуру оптимизации, диапазон возможных значений входных параметров для каждого слоя был ограничен относительной диэлектрической проницаемостью и проводимостью в допустимом диапазоне для бетона, Измеренные коэффициенты отраженияДля измеренных данных отражения экспериментальный радиолокационный сигнал был сначала скорректирован с учетом фонового сигнала перед преобразованием из частотной области во временную область с использованием обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), чтобы получить эквивалентное отражение импульсного сигнала радара. Затем этот сигнал был стробирован по времени, чтобы устранить любые нежелательные компоненты помех из-за краевой дифракции и любого несоответствия на пути прохождения сигнала. Затем скорректированный набор данных был преобразован обратно в частотную область перед нормализацией к калибровочному сигналу с поправкой на фон (рис. 1). Именно эти обработанные данные коэффициента отражения были включены в алгоритм оптимизации для восстановления диэлектрического профиля.
Валидация методики моделированияДля оценки точности процесса инверсии сначала были проведены испытания нескольких слоев материала известной толщины с однородными диэлектрическими профилями. Это были листы пластика «Туфнол» и «ПЭ500» (тефлон), свойства которых приведены в табл. 1.
Сначала измерения проводились на одном 4-сантиметровом слое материала PE500 с антенной, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности.
Затем аналогичные измерения были выполнены на двухслойной и, наконец, на трехслойной композитной плите. Результаты трехслойной плиты показаны на рисунке 2b. Из этого видно, что обратное моделирование трехслойной композитной плиты в таблице 3 дает результаты в пределах примерно 10% от фактических значений для каждого слоя.
Измерения на бетонных образцахПосле этих проверочных испытаний материалов с хорошо известными диэлектрическими свойствами были проведены измерения на образцах цементных плит. Первоначально была отлита строительная плита толщиной 50 мм и размерами 1,2 х 1,2 м. Плита была отлита непосредственно против листа материала PE500. Его поддерживали во влажном состоянии в течение нескольких недель, пока не произошло полное отверждение. Затем были проведены измерения на плите, полностью насыщенной водой. Затем плите давали высохнуть на воздухе после того, как края были окрашены битумным покрытием, чтобы обеспечить однонаправленную сушку.
Результаты оптимизированного прямого моделирования можно сравнить с тестовыми измерениями плиты из строительного раствора на рисунках 3a и 3b. Здесь можно увидеть, что между экспериментальными результатами и теоретическим моделированием может быть достигнуто очень близкое соответствие между величиной и фазой коэффициентов отражения S 11 . Результат этого моделирования показан на рисунке 4. Наблюдается экспоненциальный спад величины диэлектрической проницаемости строительного раствора вместе с линейным увеличением проводимости с увеличением частоты. На любой конкретной частоте диэлектрическая проницаемость и проводимость увеличиваются с увеличением глубины под поверхностью, осушаемой воздухом. Это результат, которого можно было бы ожидать от все более влажного раствора с увеличением глубины.
После успешных измерений плиты из строительного раствора исследования перешли к изучению бетонной плиты, содержащей крупные заполнители. Была исследована плита толщиной 100 мм, расположенная вертикально, чтобы свести к минимуму проблемы паразитных отражений от пола лаборатории. Однако сначала возникли серьезные проблемы из-за множественных отражений, возникающих в воздушном зазоре между входом антенны и передней поверхностью плиты. Эти проблемы становятся серьезными для более толстых образцов бетона, где размер воздушного зазора становится сравнимым с электрической длиной плиты. В сущности, если второе отражение сигнала возвращается к антенне от верхней поверхности бетона до прихода сигнала, отраженного от нижней бетонной поверхности, то могут возникнуть трудности с определением свойств материала бетона. Одним из частичных решений этой проблемы является увеличение длины воздушного зазора. Интерпретация радиолокационных измерений на бетонных плитах Был принят тот же метод восстановления диэлектрических свойств в зависимости от частоты и глубины, что и для плиты из строительного раствора толщиной 50 мм. Результаты показаны на рисунке 5. Было обнаружено, что 100-миллиметровый бетонный блок имеет значительно более высокую проводимость и затухание сигнала, чем предыдущая плита из строительного раствора. Это затухание может быть связано с более высоким уровнем влажности или может быть связано с потерями из-за того, что частицы заполнителя бетона создают внутренние отражения под поверхностью.
Прямые измерения изменения влажности поперек плиты от сушки сопутствующих призм показали параболическую зависимость диэлектрических свойств от глубины для плиты этой толщины. На рис. 5 показаны результаты оптимизации с использованием параболического пространственного изменения диэлектрической проницаемости и проводимости. «Двумерная» поверхность, показанная на рисунках 5a и 5b, позволяет реконструировать диэлектрические свойства плиты на заданной частоте и глубине внутри блока. В настоящее время проводятся исследования для проверки пространственной зависимости диэлектрической проницаемости, которая дает наилучшее соответствие оптимизированным данным. Параллельно с этими лабораторными исследованиями были проведены полевые измерения на железобетонной плите многоэтажной автостоянки, расположенной в Ливерпуле (рис. Резюме и выводыВ лабораторных условиях была проведена серия измерений для подтверждения достоверности алгоритма инверсии, примененного к данным коэффициента отражения, полученным от рупора ТЕМ. Результаты показали тесную корреляцию ( Затем были проведены испытания образца строительного раствора толщиной 50 мм для восстановления диэлектрических свойств путем инверсии данных коэффициента отражения. Полученные значения параметров диэлектрической проницаемости и диэлектрической проводимости оказались воспроизводимыми и правдоподобными по сравнению с оценками, полученными на основе показаний содержания влаги [7]. Измерения на бетонной плите толщиной 100 мм показали более высокую степень потерь. Это привело к тому, что отражение от дальней стороны плиты было едва различимо от помех, возникающих из-за нежелательных множественных отражений в воздушном зазоре перед плитой. Для более толстой бетонной плиты оптимальную пространственную зависимость еще предстоит определить, но, основываясь на предварительных знаниях об изменении содержания влаги с глубиной, параболическое изменение диэлектрических свойств, по-видимому, предлагает наиболее правдоподобный профиль на данном этапе. Результаты оптимизации, разработанные для подтверждения этой предпосылки, дали приемлемое соответствие измеренным данным, при этом сохранив ожидаемую частотную зависимость, показанную для 50-мм строительной плиты (рис. 6). БлагодарностиВыражаем благодарность EPSRC за финансовую поддержку этой работы (номер проекта GR/N34130/01). Ссылки
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Г. Миллард, Дж. Х. Банджи 
Первоначальные проверочные испытания проводились на листах и сэндвичах из диэлектрического материала. Затем были проведены испытания на лабораторных испытательных плитах как из цементного раствора, так и из бетона. Эти плиты предварительно кондиционировали, чтобы обеспечить изменение профиля влажности в зависимости от глубины. Представлены первоначальные результаты, которые показывают, что система имеет хороший потенциал для использования в полевых условиях.
Эта скорость определяется диэлектрическими и магнитными свойствами материала и определяется по формуле:
В отличие от большинства коммерческого радиолокационного оборудования во временной области, этот рупор работает в ступенчатой частотной области, передавая установившийся синусоидальный сигнал в диапазоне частот от 300 МГц до 3,0 ГГц. Процедура инверсии была разработана для определения диэлектрических свойств бетона, вызвавшего отражение. Это значительно сложнее и сопряжено с большими проблемами, чем более традиционное представление выходных данных во временной области в графическом формате. Однако он дает возможность более прямого описания физических свойств бетона, которое невозможно получить иначе.
1: Размер бетонного блока 100 мм
Результаты, показанные на рис. 2а, показывают хорошее соответствие между измеренным результатом и результатом, смоделированным с использованием описанных процедур оптимизации. Инвертированные диэлектрические свойства, показанные в таблице 2, хорошо согласуются с ожидаемыми свойствами.
Диэлектрические свойства 50-мм плиты из раствора.
Однако у этого подхода есть практические ограничения. Другое решение состоит в том, чтобы использовать два различных положения между антенной и калибровочной металлической пластиной во время процедуры настройки калибровки[6], чтобы устранить эффекты многократных отражений от воздуха. Этот метод был частично успешным, но исследования по разработке идеального метода калибровки все еще продолжаются.
6а). При этом вместо лабораторного сетевого анализатора использовались портативные приборы с батарейным питанием. Рупорная антенна была подвешена к треноге, чтобы обеспечить воздушный зазор 500 мм до бетонной плиты (рис. 6b).
Это действительно представляет собой серьезную проблему, и текущий метод, по-видимому, находится примерно на пределе (100 мм), за которым невозможно измерить мощность, отраженную от любой несплошности или дальней поверхности.
, «Диэлектрические свойства бетона и их влияние на радиолокационные испытания», NDT&E International, Vol. 34, 2001, стр. 419-425.
94, стр. 621-626.Диэлектрическая проницаемость различных материалов на основе цемента в течение первых 24 часов гидратации
Открытый журнал неорганических неметаллических материалов
Том 3 № 4 (2013 г.), идентификатор статьи: 37922,5 стр. Увлажнение на 24 часа
Натт Макул
Факультет промышленных технологий Университета Пранакхон Раджабхат, Бангкок, Таиланд
Электронная почта: [email protected]
Copyright © 2013 Natt Makul. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.
Поступила в редакцию 12.05.2012 г.; пересмотрено 23 февраля 2013 г.; принята 26 августа 2013 г.
Ключевые слова: Диэлектрическая проницаемость; цементные материалы; увлажнение; Microwave Energy
АННОТАЦИЯ
Измерена диэлектрическая проницаемость вяжущих материалов в течение 24-часового периода гидратации на частоте 2,45 ГГц с использованием анализатора цепей с открытым зондом. Учитывается влияние соотношения воды и цемента, типов цемента, пуццоланов и типов заполнителей. Результаты показывают, что на диэлектрическую проницаемость сильно влияет начальное водоцементное отношение и скорость реакции гидратации, которая может изменяться крупностью цемента (типы 1 и 3), пуццолановыми материалами и заполнителями (речной песок с дробленым известняком или без него). рок). Диэлектрическая проницаемость относительно высока и остается постоянной в течение периода покоя, после чего быстро уменьшается при возобновлении реакции гидратации и продолжает уменьшаться в период ускорения.
1. Введение
Энергия микроволн широко используется в качестве инновационной технологии обработки различных промышленных диэлектрических материалов, таких как бумага, дерево и т. д. В основном микроволновое излучение взаимодействует с материалами через диэлектрическую проницаемость, что приводит к быстрому нагреву. Следовательно, внутри диэлектрических материалов, состоящих из полярных молекул, будет происходить дипольное взаимодействие и тепловыделение [1].
Можно ли использовать микроволновую энергию для отверждения цементных материалов? Ответ, основанный на теоретической осуществимости, — да. Многие исследовательские группы [1] исследовали, как экспериментально, так и численно, ускоренное отверждение цементов с целью получения высокой прочности [2]. Однако реальное количество успехов было очень ограниченным. Причиной этого является непонимание поведения диэлектрической проницаемости материалов на основе цемента, на которую, по сути, сильно влияют температура, содержание свободной влаги и время гидратации.
В частности, в течение первых 24 часов гидратации очень важно определить оптимальные условия для высокоэффективного отверждения вяжущих материалов с использованием микроволновой энергии [3].
В этой статье диэлектрическая проницаемость материалов на основе цемента в начальный период гидратации на частоте 2,45 ГГц была исследована с помощью анализатора цепей с методом открытого зонда, основанного на влиянии водоцементных отношений, типов цемента, пуццолана. материалов и агрегатов.
2. Эксперименты
2.1. Подготовка образцов
Три группы по 117 образцов кубической формы размером 55 × 55 × 110 мм 3 были испытаны на диэлектрическую проницаемость, повышение температуры и время схватывания. Они были изготовлены из портландцемента типов 1 и 3 в соответствии с ASTM C150 [4] пылевидная топливная зола класса с низким содержанием кальция (тип F) в соответствии с ASTM C 618 [4] и микрокремнезем в соответствии с ASTM C1240 [4]. Речной песок (FM = 2,58) и известняковый щебень (Max.
Размер = 10 мм) марки, соответствующей ASTM C33 [4], смешивали с водопроводной водой для получения паст, строительных растворов и бетонов в различных пропорциях. показано в Таблице 1. Суперпластификатор, соответствующий ASTM C49.4 [4] использовали в рекомендуемой дозировке (500 мл на 100 кг вяжущих материалов).
2.2. Процедуры испытаний
Для измерения диэлектрической проницаемости вяжущих материалов в диапазоне 2,45 ГГц использовался анализатор цепей с открытым коаксиальным зондом [5]. После смешивания и помещения в форму он был обернут пенополистиролом толщиной 5 мм, чтобы защитить
Таблица 1. Пропорции смешивания паст, строительных растворов и бетонов.
потери тепла. И диэлектрическая проницаемость, и полуадиабатическая температура с помощью регистратора данных с термопарой (тип К) регистрировались одновременно каждые 180 и 15 минут соответственно. Однако, чтобы исключить влияние термопары, погруженной в СВЧ-излучение, мы отдельно испытали три образца на диэлектрическую проницаемость и три на повышение температуры.
Кроме того, время схватывания паст, строительных растворов и бетонов было проверено с помощью иглы Вика, модифицированной иглы Вика и сопротивления проникновению в соответствии с ASTM C19.1 [4], ASTM C807 [4] и ASTM C403 [4] соответственно.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Влияние водоцементных материалов
На рис. 1 показано изменение диэлектрической проницаемости и одновременное повышение температуры бетонов. Можно заметить, что диэлектрическая проницаемость на начальной стадии относительно высока по сравнению с более поздней стадией, а также увеличивается с увеличением содержания воды (более высокое в/ц) в бетоне. Это связано с тем, что сразу после контакта воды с цементом они начинают вступать в реакцию, а затем растворяют Ca 2+ , OH − и ионов в систему. Кроме того, в период покоя диэлектрическая проницаемость изменяется очень мало, поскольку химический состав водных остатков остается практически постоянным [6].
3.2. Влияние типов цемента
На рис.
2 показаны изменения диэлектрической проницаемости на ранней стадии 24-часового периода реакции гидратации. Диэлектрическая проницаемость остается на высоком уровне и снижается в конце периода покоя, приближаясь к постоянному значению, когда внутренняя структура стабилизируется. Диэлектрическая проницаемость паст Типа 3 выше, чем у паст Типа 1, поскольку портландцемент Типа 3 имеет более мелкие зерна трехкальциевого алюмината (C 3 A) [7], чем в типе 1, вызывая его растворение с высокой скоростью и поддерживая систему, богатую ионами. Кроме того, скорость снижения диэлектрической проницаемости пасты типа 3 выше, чем у пасты типа 1. В ускорительном периоде паста типа 3 реагирует быстрее, чем паста типа I. Это совпадает с повышением температуры и сокращением периода покоя. Что касается времени схватывания, диэлектрическая проницаемость сохраняется до окончательного времени схватывания из-за высокой скорости растворения, однако диэлектрическая проницаемость резко падает с высокой скоростью гидратации.
На более позднем этапе после формирования структуры C-S-H диэлектрическая проницаемость стремится оставаться постоянной из-за сильных ограничений, налагаемых ее структурой.
3.3. Влияние пуццолановых материалов
Влияние микрокремнезема (SF) и золы пылевидного топлива (PFA) на диэлектрическую проницаемость, повышение температуры и время схватывания паст показано на рисунке 3. Диэлектрическая проницаемость пасты, содержащей PFA, через первые 24 часа часов время гидратации выше, чем у простой пасты, тогда как у пасты, содержащей SF, меньше. Обе реакции с участием SF и PFA протекают как вторичные реакции [8]. Это означает, однако, что PFA может выделять избыточное количество воды в пасте, увеличивая при этом Si 9.0448 3+ и Са 2+ в системе. Это приводит к увеличению диэлектрической проницаемости
Рис. 1. Диэлектрическая проницаемость бетонов с различным водоцементным отношением
Рис. 2. Диэлектрическая проницаемость паст с различными типами цемента.
Рис. 3. Диэлектрическая проницаемость паст с различными пуццолановыми материалами.
Рис. 4. Диэлектрическая проницаемость пасты, раствора и бетона.
постоянная пасты. В отличие от пасты SF, композиции с PFA могут растворять ее с высокой скоростью, ее мелкодисперсность вызывает связывание ее молекул воды и обогащение ионами на поверхности. В результате диэлектрическая проницаемость ниже, чем у обычного цементного теста. Что касается изменения коэффициента потерь, разница коэффициента потерь между обычной пастой и пастой SF невелика, а с пастой PFA велика; что указывает на то, что остаточное содержание воды как во время введения, так и в периоды ускорения в пасте оказывает сильное влияние на диэлектрические потери. С другой стороны, частицы PFA могут удерживать свободную воду в пастообразной системе, и это может очень сильно повысить коэффициент потерь PFA-пасты.
3.4. Влияние заполнителей
Рисунок 4 показывает, что кривые относительной диэлектрической проницаемости раствора и бетона также аналогичны кривым для обычных паст, но ниже, чем у паст.
Уменьшение содержания цемента и поглощение молекул воды поверхностями заполнителя приводит к снижению концентрации ионов в системе [9].]. Однако с течением времени эти параметры приближаются к постоянным. Можно сравнить, что в диапазоне времени схватывания наклон скорости снижения относительной диэлектрической проницаемости пасты несколько выше, чем у растворов и бетонов. Это связано с ограничением ионов гидратированными продуктами, которые являются высокими по сравнению с агрегатно-смешанными.
Диэлектрическая проницаемость материалов на основе цемента зависит от исходного отношения воды к цементу, типов цемента, пуццолана и типов заполнителей. Однако хотя объемная доля воды и суперпластификатора в данной смеси невелика, она сильно влияет на диэлектрическую проницаемость цемента из-за его высокой диэлектрической проницаемости. Изменение диэлектрической проницаемости относительно велико и остается постоянным в течение периода покоя. После этого она быстро снижается при возобновлении реакции гидратации и продолжает снижаться в течение ускорительного периода.