Микроволновый термовлагометрический метод и устройство контроля влажности строительных материалов

• Автор: Тетушкин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 183 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие сведения о влагомерах СВЧ

1.2 Постановка задачи исследования

2 МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ С ВЛАЖНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

2.1 Аналитическая модель электрофизических характеристик свободной воды

2.2 Модели электрофизических характеристик влажных капиллярнопористых материалов

2.3 Методика расчета характеристик влажных строительных материалов на основе “смесевых характеристик”

2.3.1 Расчет “смесевых” характеристик е'сД’У/, X, 1°)

2.3.2 Расчет величин е'см и г"см строительных материалов

2.3.3 Определение границ применимости метода по минимуму необходимой толщины материалов

Выводы по главе

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВЫХ АПЕРТУРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ С ЧАСТОТНЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
3.1 Основные соотношения для линейной решетки излучателей с частотным сканированием
3.2 Канализирующие системы антенн с частотным сканированием
3.3 Волноводно-щелевая антенна с частотным сканированием
3.4 Конструкции измерительных волноводнощелевых антенн
Выводы по главе
4 ТЕРМОВЛАГОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД И РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВЫХ АПЕРТУР
4.1 Термовлагометрический микроволновый метод
4.1.1 Сущность апертурного комбинированного термовлагометрического микроволнового метода
4.1.2 Разработка аналитической модели измерения Wn по углу Брюстера
4.1.3 Основной алгоритм микроволновой термовлагометрии
4.2 Разработка приемно-излучающих измерительных апертур
Выводы по главе
5 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ТЕРМОВЛАГОМЕТРИИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
5.1 Описание базовой конструкции приемнопередающей апертуры
5.2 Описание устройства микроволнового термовлагометра
5.3 Методика экспериментального определения влажности
5.4 Метрологические аспекты микроволновых измерений
5.5 Метрологическое обеспечение и выводы по метрологическому анализу термовлагометрического метода
5.6 Термоприемники
5.7 Техника безопасности при микроволновых измерениях
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

С - удельная теплопроводность, Дж/кг°К; с - величина скорости электромагнитных волн в вакууме, м/с;
Е - напряженность электрического поля, В/м;
Етп — электрические волны, типа шп;
£ — частота колебаний, Гц;
Н - напряженность магнитного поля, А/м;
Нтп - магнитные волны типа тп;
Р - мощность излучения, нагрева, Вт;
0 — количество тепла, Дж;
И. — активное сопротивление, Ом; расстояние , м;
Т — температура абсолютная, °К;
1 - температура, °С;
О — время нагрева, сек;
V — скорость фазовая (групповая), м/с;
Увз - объём взаимодействия, м3;
XV - объёмная влажность, %;
’УП - поверхностная влажность, %;
— волновое сопротивление среды, Ом;
Ко — волновое сопротивление вакуума, Ом;
А - затухание, дБ; коэффициент структуры материала;
а - коэффициент затухания, дБ/м; коэффициент структуры материала;
(3 - коэффициент фазы, рад/м;
уэ - удельная электрическая проводимость среды, См/м; у — замедление фазовой (групповой) скорости;
Д - глубина проникновения поля в материал, м; приращение;
5 - тангенс угла диэлектрических потерь;
Во - электрическая постоянная, Ф/м;
Таблица 2
Диэлектрические свойства сухих материалов в диапазоне СВЧ
№ Материал рЦ ^ с 2 сух (Хг = 3 см) В I св.в., іпуаг Хг и Лз є'2 см (расчет) а = 0,7 1Э8- 103 (К = 3 см) Плотность г/см3 Температура °С
1 Асбест 2,0 4,5 2,057 60 1,1 -
2 Керамзит 2,3 4,5 2,384 8 0,5 -
3 Гипс 2,8 4,6 2,874 7 1,8
4 Кирпич пористый 3,0 4,6 3,068 22 1,0
5 Пенобетон 3,1 4,6 3,165 4 0,3
6 Кирпич силикатный 3,2 4,8 3,269 32 1,7
7 Дуб 3,6 5,3 3,674 90 0,82 -
8 Кирпич красный 3,7 5,2 3,766 30 1,7 -
9 Цемент(новороссийский) 4,0 5,4 4,063 20 1,7
10 Фанера 4,1 5,8 4,175 320 0,65 -
11 Асфальтобетон 4,3 5,3 4,346 91 2,1 -
12 Минераловатная плита 4,6 5,6 4,647 9 0,4
* - по данным [2, с. 313] - для сухого материала без связанной влаги.