Учет скин-эффекта при безэлектродном исследовании электропроводности жидкости в капиллярах

Автор(и)

  • Оксана Всеволодовна Гуцул Буковинский государственный медицинский университет, Україна https://orcid.org/0000-0002-6712-3553
  • Всеволод Зиновиевич Слободян Черновецкий национальный университет им. Ю. Федьковича, Україна https://orcid.org/0000-0002-5396-4765

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019040034

Ключові слова:

частотная зависимость, скин-эффект, безэлектродный метод, добротность, удельная электропроводность, резонанс частот, колебательный контур, жидкость

Анотація

Рассмотрены процессы, которые происходят в установке для безэлектродного измерения электропроводности жидкостей. Проведено экспериментальное исследование зависимости добротности колебательного контура от удельного сопротивления жидкости с использованием электродного и безэлектродного методов измерения. Исследованы частотные зависимости дополнительного затухания d в колебательном контуре, вызванные наличием жидкости с удельным сопротивлением ρ в индуктивно связанном капиллярном соленоиде в диапазоне частот 2,2–8,8 МГц. Показано, что для рассмотренных значений ρ влияние скин-эффекта существенно, и дополнительное затухание описывается формулой d = –a0(f) + a1(f)ρ–1/2, где функция a1(f) пропорциональна f3/2, а функция a0(f) пропорциональна f2. Благодаря различным частотным зависимостям функций a1(f) и a0(f) в явном виде получена частотная зависимость относительной глубины скин-слоя в жидком электролите h/rк = A(f)ρ1/2 = af1/2ρ1/2, где а — константа, которая не зависит от частоты и удельного сопротивления жидкости.

Посилання

Jungwirth, P.; Finlayson-Pitts, B. J.; Tobias, D. J. “Introduction: Structure and chemistry at aqueous interfaces,” Chemical Rev., Vol. 106, No. 4, p. 1137-1139, 2006. DOI: http://doi.org/10.1021/cr040382h.

Golnabi, H.; Matloob, M. R.; Bahar, M.; Sharifian, M. “Investigation of electrical conductivity of different water liquids and electrolyte solutions,” Iranian Phys. J., Vol. 3, No. 2, р. 24-28, 2009. URI: https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?ID=191551.

Zhang, S.; Sun, N.; He, X.; Lu, X.; Zhang, Z. “Physical properties of ionic liquids: database and evaluation,” J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 35, No. 4, р. 1475-1517, 2006. DOI: https://doi.org/10.1063/1.2204959.

Популях, К. С. Электронные резонансные измерительные приборы. Харьков: ХГУ, 1961. 138 с.

Карандеев, К. Б.; Красиленко, В. А.; Панков, Б. Н.; Соболев, В. С.; Соболевский, К. М. “Методы измерений пассивных электрических параметров,” Автометрия, № 5, С. 86–100, 1967. URI: https://www.iae.nsk.su/images/stories/5_Autometria/5_Archives/1967/5/86-100.pdf.

Охотин, А. С.; Пушкарский, А. С.; Боровикова, Р. П.; Симонов, В. А. Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей. М.: Наука, 1974. 168 с.

Miller, G. L.; Robinson, D. A. H.; Wiley, J. D. “Contactless measurement of semiconductor conductivity by radio frequency-free-carrier power absorption,” Rev. Sci. Instrum., Vol. 47, No. 7, p. 799-806, 1976. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1134756.

Калинин, В. В.; Казак, В. В. “Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов,” Заводская лаборатория. Диагностика материалов, Т. 8, № 74, С. 46–48, 2008.

Гуцул, O. В.; Шаплавский, Н. В.; Слободян, В. З. “Электромагнитная индукция в биометрии крови,” Прикладная радиоэлектроника, Т. 11, № 3, С. 373–377, 2012. URI: http://openarchive.nure.ua/bitstream/document/1046/1/12.pdf.

Gutsul, O. V.; Shaplavsky, N. V.; Buzhdygan, V. V.; Slobodian, V. Z. “A charge of the erythrocyte test by automated method,” J. Biomedical Sci. Eng., Vol. 5, No. 4, p. 186-189, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.4236/jbise.2012.54024.

Шаплавський, М. В.; Пішак, В. П.; О. В.; Коломоєць; Слободян, М. Ю.; Григоришин, П. М. “Безелектродний спосіб автоматизованого вимірювання питомого опору електролітів та біологічних рідин,” Пат. 36976 Україна, МПК G 01 N 27/00, заявник та патентовласник Буковинський державний медичний університет МОЗ України. № 200807872; заявл. 10.06.08; опубл. 10.11.2008; Бюл. Ізобр., № 21. 6 с. URI: http://uapatents.com/6-36976-bezelektrodnijj-sposib-avtomatizovanogo-vimiryuvannya-pitomogo-oporu-elektrolitiv-ta-biologichnikh-ridin.html.

Гуцул, О. В.; Слободян, В. З. “Особливості дослідження параметрів рідин електродним та безелектродним методами,” Вісник Запорізького національного університету. Серія: Фізико-математичні науки, № 2, С. 21–28, 2013.

Батыгин, Ю. В.; Гнатов, А. В.; Барбашова, М. В.; Гаврилова, Т. В.; Степанов, А. А. “Бесконтактный способ измерения удельной электропроводности листовых металлов,” Електротехніка і електромеханіка, № 1, С. 69–72, 2012. URI: http://eie.khpi.edu.ua/issue/view/6470.

Ащеулов, А. А.; Бучковский, И. А.; Романюк, И. С. “Устройство для бесконтактного измерения электропроводности полупроводников,” Технология и конструирование в электронной аппаратуре, № 2, С. 55–57, 2007. URI: http://www.tkea.com.ua/tkea/2007/2_2007/st_017.htm.

Латышев, Л. Н.; Иванов, В. В. “Бесконтактный кондуктометр для контроля проводимости скважинной жидкости,” Нефтегазовое дело, № 2, С. 1–10, 2013. URI: http://ogbus.ru/article/view/beskontaktnyj-konduktometr-dlya-kontrolya-provodimosti-skvazhinnoj-zhidkosti.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-05-09

Як цитувати

Гуцул, О. В., & Слободян, В. З. (2019). Учет скин-эффекта при безэлектродном исследовании электропроводности жидкости в капиллярах. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(4), 216–224. https://doi.org/10.20535/S0021347019040034

Номер

Том 62 № 4 (2019)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.