Анализ электрических параметров жидкостей в коаксиальной камере при изменении температуры

V. N. Nevezhin, A. V. Busygina, M. E. Komnatnov

Аннотация


Определение электрофизических свойств материалов актуально для многих областей жизнедеятельности человека. Совершенствуются методы, подходы и устройства, использование которых позволяет оценить электрофизические свойства жидкостей в зависимости от разных параметров. В работе представлен анализ электрических параметров жидкостей с различным химическим составом в коаксиальной камере в широком диапазоне частот при изменении температуры. Анализ выполнен на основе измеренных векторным анализатором цепей S-параметров жидкостей в диапазоне частот до 12 ГГц, размещенных внутри коаксиальной камеры, температура которых задавалась камерой «тепло-холод» в диапазоне от 0 до 50 °C. Выявление изменения частотных зависимостей S-параметров жидкостей с разным химическим составом в зависимости от температуры с использованием коаксиальной камеры позволило выявить их характерные особенности, возникающие на определенных частотах. Применен метод главных компонент для исследования влияния температуры жидкостей на изменение их электрофизических параметров, позволивший выявить связь между химическим составом жидкостей и представлением их в пространстве главных компонент.

 

Невежин В. Н., Бусыгина А. В., Комнатнов М. Е. Анализ электрических параметров жидкостей в коаксиальной камере при изменении температуры. Ural Radio Engineering Journal. 2023;7(1):37–55. DOI 10.15826/ urej.2023.7.1.003.


Ключевые слова


жидкости, химические компоненты, коаксиальная камера, СВЧ-измерения, S-параметры

Полный текст:

Без имени

Литература


Guliy O. I., Zaitsev B. D., Smirnovc A. V. et al. Sensor for ampicillin based on a microwave electrodynamic resonator. Biosensors and Bioelectronics. 2019;130: 95–102. DOI: 10.1016/j.bios.2019.01.030

Narang R., Mohammadi S., Ashani M. M. et al. Sensitive, real-time and non-intrusive detection of concentration and growth of pathogenic bacteria using microfluidic–microwave ring resonator biosensor. Scientific reports. 2018;8(1):1–10. DOI: 10.1038/s41598-018-34001-w

Asghar Qureshi S., Zainal Abidin Z., Majid H. A. et al. Double- Layered metamaterial resonator operating at millimetre wave for detection of dengue virus. International Journal of Electronics and Communications.2022;146:1–9. DOI: 10.1016/j.aeue.2022.154134

Abduljabar A. A., Hamzah H., Porch A. Multi-resonators, microwave microfluidic sensor for liquid characterization. Microwave and optical technology letters. 2021; 63(4):1042–1047. DOI: 10.1002/mop.32675

Mason A., Korostynska O., Ortoneda- Pedrola M. A resonant co–planar sensor at microwave frequencies for biomedical applications. Sensors and Actuators A: Physical. 2013;202:170–175. DOI: 10.1016/j.sna.2013.04.015

Soprani M., Korostynska O., Amirthalingam A., et al. Real–Time Microwave, Dielectric, and Optical Sensing of Lincomycin and Tylosin Antibiotics in Water: Sensor Fusion for Environmental Safety. Journal of Sensors. 2018; Vol.2018:1–11. DOI: 10.1155/2018/7976105

Nakouti I., Korostynska O., Mason A. et al. Detection of Pathogenic Bacteria in Aqueous Media: Assessing the Potential of Real-T ime Electromagnetic Wave Sensing. International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems. 2014;5: 1–6. DOI:10.21307/ijssis-2019-132

Frau I., Korostynska O., Mason A. et al. Comparison of Electromagnetic Wave Sensors with Optical and Low frequency Spectroscopy Methods for Real–time Monitoring of Lead Concentrations in Mine Water. Mine Water and the Environment. 2018;37:617–624. DOI: 10.1007/ s10230-018-0511-7

Korostynska O., Mason A., Ortoneda- Pedrola M. et al. Electromagnetic wave sensing of NO3 and COD concentrations for real– time environmental and industrial monitoring. Sensors and Actuators B: Chemical. 2014;198:49–54. DOI: 10.1016/j.snb.2014.03.030

Abdulkarim Y. I., Deng L., Karaaslan M. et al. Novel Metamaterials–Based Hypersensitized Liquid Sensor Integrating Omega-S haped Resonator with Microstrip Transmission Line. Sensors. 2020;20(943):1–18. DOI:10.3390/s20030943

Seungwan K., Harutyun M., Jongchel K. et al. Noninvasive in vitro measurement of pig–blood d–glucose by using a microwave cavity sensor. Diabetes research and clinical practice. 2012;96(3):379–384. DOI: 10.1016/j.diabres.2012.01.018

Kandwal A., Igbe T., Li J. et al. Highly Sensitive Closed Loop Enclosed Split Ring Biosensor With High Field Confinement for Aqueous and Blood-G lucose Measurements. Scientific Reports. 2020;10(4081):1–9. DOI:10.1038/s41598-020-60806-9

Cataldo A., Piuzzi E., Cannazza G. et al. Quality and anti–adulteration control of vegetable oils through microwave dielectric spectroscopy. Measurement. 2010;43(8):1031–1039. DOI: 10.1016/ j.measurement.2010.02.008

Praveen Kumar A. V., Goel A., Ritish Kumar, et al. Dielectric characterization of common edible oils in the higher microwave frequencies using cavity perturbation. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. 2019;53:48–56. DOI: 10.1080/08327823.2019.1569899

Nevezhin V., Busygina A., Komnatnov M. Analysis of Electrical Parameters of Various Liquids in a Coaxial Cell. 2022 Ural- Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), 19–21 Sept., 2022, Yekaterinburg (Russia). 2022. P. 1–4. DOI: 10.1109/USBEREIT56278.2022.9923387

He R., Hu B. G., Zheng W. S. et al. Robust Principal Component Analysis Based on Maximum Correntropy Criterion. IEEE Transactions on Image Processing. 2011;20(6):1485–1494. DOI: 10.1109/TIP.2010.2103949