Методы теории дифракции в микроволновой влагометрии бумажных материалов

  • Владимир Михайлович Сердюк Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-6323-6457
  • Иосиф Антонович Титовицкий Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-32-45

Аннотация

Дается краткий обзор некоторых фундаментальных результатов, полученных в рамках одного направления из широкого фронта исследований, проводившихся на протяжении 1970 –2010-х гг. под руководством доктора технических наук, члена-корреспондента НАН Беларуси П. Д. Кухарчика, научные интересы которого были связаны с изучением физических свойств неоднородных диэлектрических и металлосодержащих промышленных материалов методами голографии, голографотомографии, цифровой рентгенографии, микроволновой и инфракрасной интроскопии. На примере нескольких базовых задач рассматриваются полуаналитические методы строгого теоретического описания электромагнитных полей, возникающих при дифракции на щелях в идеально проводящих экранах произвольной толщины в отсутствие и в присутствии плоских диэлектриков для прямоугольной и цилиндрической геометрии распространения электромагнитного излучения. Показано использование данных методов для моделирования процессов измерения влагосодержания бумажного полотна с помощью объемных цилиндрических резонаторов СВЧ-диапазона со щелями, применяемых на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности.

Биографии авторов

Владимир Михайлович Сердюк, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории радиоголографии.

Иосиф Антонович Титовицкий, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат технических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории радиоголографии.

Литература

  1. Pisarevskii AN, Chernyavskii AF, Afanas’ev GK, Kukharchik PD. Sistemy tekhnicheskogo zreniya (printsipial’nye osnovy, apparatnoe i matematicheskoe obespechenie) [Systems of technical vision (fundamentals, hardware and software)]. Leningrad: Mashinostroenie; 1988. 424 p. Russian.
  2. Uriev NB. Vysokokontsentrirovannye dispersnye sistemy [High-concentrated disperse systems]. Moscow: Khimiya; 1980. 320 p. Russian.
  3. Kupfer K, editor. Electromagnetic aquametry. Electromagnetic wave interaction with water and moist substances. Berlin: Springer; 2005. 530 p. DOI: 10.1007/b137700.
  4. Nyfors EG, Vainikainen P. Industrial microwave sensors. Norwood: Artech House; 1989. 364 p. (Artech House Microwave Library).
  5. Kraszewski AW, Nelson SO. Resonant cavity perturbation – some new applications of an old measuring technique. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. 1996;31(3):178-187. DOI: 10.1080/08327823.1996.11688308.
  6. Weinstein LA. Teoriya difraktsii i metod faktorizatsii [The theory of diffraction and the factorization method]. Moscow: Sovetskoe radio; 1966. 431 p. Russian.
  7. Mittra R, Lee SW. Analytical techniques in the theory of guided waves. New York: Macmillan; 1971. 311 p. Russian edition: Mittra R, Lee S. Analiticheskie metody teorii volnovodov. Plisa AI, translator. Moscow: Mir; 1974. 327 p.
  8. Litvinenko LN, Prosvirnin SL. Spektral’nye operatory rasseyaniya v zadachakh difraktsii voln na ploskikh ekranakh [Spectral scattering operators in the problems of plane wave diffraction by a plane screens]. Kyiv: Naukova dumka; 1984. 240 p. Russian.
  9. Hönl H, Maue AW, Westpfahl K. Theorie der Beugung. In: Flügge S, editor. Kristalloptik. Beugung. Berlin: Springer; 1961. S. 218–573. (Handbuch der Physik; volume 5/25/1). Russian edition: Hönl H, Maue A, Westpfahl K. Teoriya difraktsii. Vakhitov NG, Ivanov VI, Sakharova MP, translators. Moscow: Mir; 1964. 428 p.
  10. Zavadskii VYu. Modelirovanie volnovykh protsessov [Simulation of wave processes]. Moscow: Nauka; 1991. 248 p. Russian.
  11. Norrie D, Vries G. An introduction to finite element analysis. New York: Academic Press; 1978. 301 p. Russian edition: Norrie D, Vries G. Vvedenie v metod konechnykh elementov. Demidov GV, Urvantsev AL, translators. Moscow: Mir; 1981. 304 p.
  12. Grigor’ev AD, Yankevich VB. Rezonatory i rezonatornye zamedlyayushchie sistemy SVCh. Chislennye metody rascheta i proektirovaniya [Cavities and resonator slow-wave structures for microwaves. Numerical methods of calculation and design]. Moscow: Radio i svyaz’; 1984. 248 p. Russian.
  13. Born M, Wolf E. Principles of optics. Oxword: Pergamon Press; 1968. 600 p. Russian edition: Born M, Wolf E. Osnovy optiki. Breus SN, Golovashkin AI, Shubin AA, translators. Moscow: Nauka; 1973. 713 p.
  14. Serdyuk VM. [Diffraction of a plane electromagnetic wave by a slot in a conducting screen of arbitrary thickness]. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2005;75(8):113-120. Russian.
  15. Tikhonov AN, Arsenin VYa. Metody resheniya nekorrektnykh zadach [Solutions of ill-posed problems]. Moscow: Nauka; 1979. 285 p. Russian.
  16. Serdyuk VM. [Diffraction of a plane electromagnetic wave by a slot in a conducting screen with a transverse dielectric layer]. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2006;76(6):98–105. Russian.
  17. Adams MJ. An introduction to optical waveguides. New York: Wiley; 1981. 401 p. Russian edition: Adams M. Vvedenie v teoriyu opticheskikh volnovodov. Krivoshlykov SG, Chernykh VA, translators. Moscow: Mir; 1984. 512 p.
  18. Serdyuk VM. Exact solutions for electromagnetic wave diffraction by a slot and strip. AEU – International Journal of Electronics and Communications. 2011;65(3):182–189. DOI: 10.1016/j.aeue.2010.04.002.
  19. Serdyuk VM. Diffraction field behavior near the edges of a slot and strip. Progress in Electromagnetics Research M. 2011;20: 207–218. DOI: 10.2528/PIERM11062803.
  20. Ditkin VA, Prudnikov AP. Integral’nye preobrazovaniya i operatsionnoe ischislenie [Integral transforms and operational calculus]. Moscow: Fizmatgiz; 1961. 524 p. Russian.
  21. Kukharchik PD, Serdyuk VM, Titovitsky JA. Effect of continuous modification of dielectric order in paper. In: Okamura S, Sobue N, Yagihara S, Zhang Y, editors. Proceedings of the 7 th conference on electromagnetic wave interaction with water and moist substances; 2007 April 15–18; Hamamatsu, Japan. Hamamatsu: ISEMA; 2007. p. 47–54.
  22. Kukharchik PD, Serdyuk VM, Titovitsky JA. Diffraction of hybrid modes in a cylindrical cavity resonator by a transverse circular slot with a plane anisotropic dielectric layer. Progress in Electromagnetics Research B. 2008;3:73–94. DOI: 10.2528/PIERB07112502.
  23. Kuharchik PD, Titovitsky IA, Belyachits ACh, Kourilo NI. Multi-channel microwave resonator moisture-mass meter of paper web. In: Electromagnetic wave interaction with water and moist substances; 1996 June 17; San Francisco, California, USA. New York: TAB-IEEE Press; 1996. p. 135-137.
  24. Sazhin BI, editor. Elektricheskie svoistva polimerov [Electrical properties of polymers]. Leningrad: Khimiya; 1977. 192 p. Russian.
  25. Serdyuk VM. Dielectric study of bound water in grain at radio and microwave frequencies. Progress in Electromagnetics Research. 2008;84:379–406. DOI: 10.2528/PIER08081103.
Опубликован
2020-10-07
Ключевые слова: строгая теория дифракции, щель, плоский диэлектрик, цилиндрический резонатор, измерение влажности
Как цитировать
Сердюк, В. М., & Титовицкий, И. А. (2020). Методы теории дифракции в микроволновой влагометрии бумажных материалов. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 32-45. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-32-45
Выпуск
№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика электромагнитных явлений

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).