Библиотека института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Главная

Базы данных

Труды сотрудников ИФ СО РАН - результаты поиска

Вид поиска

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН

Каталог журналов библиотеки ИФ СО РАН

Труды сотрудников ИФ СО РАН

Область поиска

в найденном

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=Permittivity<.>)

Общее количество найденных документов : 84
Показаны документы с 1 по 20

1-20 21-40 41-60 61-80 81-84

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Фомин, Сергей Викторович, Лукин, Юрий Иванович
Заглавие : Модель комплексной диэлектрической проницаемости органо-минеральных почв, учитывающая минеральный состав и содержание органического вещества
Колич.характеристики :21 с
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2024. - № 1. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2024.1.9; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 29
Аннотация: На основе рефракционной диэлектрической модели создана одночастотная диэлектрическая модель талых и мерзлых лесных почв корневой зоны, учитывающая влияние как минеральной, так и органической компоненты почвенной смеси. Модель разработана для частоты 435 МГц на основе диэлектрических измерений пяти почв, в которых содержание органического вещества варьировалось от 11,1 до 54,4 % и глины от 21,1 до 40,9 %. Диэлектрические измерения были проведены в диапазоне массовой влажности от сухого состояния до наименьшей влагоемкости и диапазоне температур от – 30 до 25 ℃. В исследуемом диапазоне температур коэффициент детерминации между рассчитанными с использованием предложенной модели и измеренными значениями действительной (ε') и мнимой (ε") частями комплексной диэлектрической проницаемости составляет 0,988 – 0,997 для ε' и 0,957 – 0,971 для ε". Нормированное среднеквадратическое отклонение при этом составило 6 – 5,6 % для ε' и 20,2 – 21,2 % для ε". Разработанная диэлектрическая модель может быть применена в алгоритмах дистанционного зондирования при восстановлении значения влажности лесных почв корневой зоны из данных радарного и радиометрического зондирования.The single-frequency dielectric model of thawed and frozen forest soils in the root zone based on the refractive dielectric model was created, taking into account the influence of both the mineral and organic components of the soil mixture. The dielectric model was created on at 435 MHz the basis of the laboratory dielectric measurements of five soils with organic matter content in the range from 11.1 to 54.4 % and clay content from 21.1 to 40.9 %. Dielectric measurements were carried out in the range of the gravimetric moisture from the dry state to the lowest moisture capacity and in the temperature range from –30 to 25 ℃. The coefficient of determination between the predicted and measured values for real and imaginary parts of the complex permittivity are 0.988 - 0.997 and 0.957 - 0.971, respectively. The normalized standard deviations in this case are 6 - 5.6 % and 20.2 - 21.2 % for real and imaginary parts of the complex permittivity, respectively. The developed dielectric model can be used in remote sensing algorithms of soil moisture retrieval of forest soils in the root zone from the data radar and radiometric.
Смотреть статью,
РИНЦ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Bobrov P. P., Kroshka E. S., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : The effect of dielectric relaxation processes on the complex dielectric permittivity of soils at frequencies from 10 kHz to 8 GHz—Part II: Broadband analysis
Колич.характеристики :11 с
Место публикации : IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 2024. - Vol. 62. - Ст.2000411. - ISSN 01962892 (ISSN), DOI 10.1109/TGRS.2023.3340693. - ISSN 15580644 (eISSN)
Примечания : Cited References: 51
Аннотация: This article is the second in a series evaluating the effect of dielectric relaxation processes on the relatively effective complex dielectric permittivity (RCP) of soils. Part II is based on the results of experimental measurements in the frequency range 10 kHz to 8–20 GHz. The broadband dielectric spectrum model includes the high-frequency part as a model of the dielectric mixture and the relaxation part as the sum of three relaxation processes modeled by the Debye and Cole–Cole formulas. For modeling the high-frequency part of the spectrum, the Dobson and Mironov models were considered as possible options. As stated in Part I, the influence of relaxation processes on the imaginary part of the RCP extends up to frequencies of units of gigahertz. The increase in the imaginary part in these models was compensated by unrealistically high values of the specific electrical conductivity of free and bound water. We examined the correspondence of these models to experimental data at frequencies above 2–5 GHz, assuming that the conductivity of bound and free water is zero. The parameters of relaxation processes were found while solving the least-square optimization problem using the technique for determining the continuous distribution of relaxation times (DRTs). Found process parameters depend on the content of clay, organic carbon, and moisture of the samples. The more clay is in the soil, the greater the strength of these processes is. The influence of organic carbon with the conditions being equal consists in the reduction of the real and imaginary parts of RCP.
Смотреть статью,
WOS
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Лукин, Юрий Иванович
Заглавие : Влияние органического вещества и влажности на пересечение спектров диэлектрической проницаемости почв
Колич.характеристики :21 с
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2024. - № 4. - Ст.4. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2024.4.11; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 31. - Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 22-27-20112
Аннотация: Проведено исследование пересечений спектров вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости влажных органических почв с различным содержанием органического вещества от 11 до 54 % в диапазоне частот от 15 МГц до 15 ГГц и в диапазоне температур от 0 до 25 °С. На основании полученных экспериментальных зависимостей предложена эмпирическая модель для оценки среднего значения частот, на которых наблюдается пересечения спектров диэлектрической проницаемости почв, в диапазоне изменений значений этих частот при изменении температуры. Предложенная модель также включает формулу расчета значения объемной влажности, при которой появляется пересечение спектров диэлектрической проницаемости почв.The present study considers the crossover of the real part spectra of the complex dielectric constant obtained in the frequency range from 15 MHz to 15 GHz and temperature range from 0 to 25 °C for moist organic soils with the content of organic matter varying from 11 to 54 %. Based on the obtained experimental dependences, the empirical model is proposed to estimate the average value of the frequencies at which the crossover point of the soil dielectric constant spectra are observed with temperature changes. The proposed model also includes a formula for calculating the value of volumetric moisture at which the crossover point of the soil dielectric constant spectra appears.
Смотреть статью,
РИНЦ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Лукин, Юрий Иванович, Погорельцев, Евгений Ильич
Заглавие : Диэлектрический метод измерения содержания незамерзшей воды в минеральной почве
Место публикации : Криосфера Земли. - 2023. - Т. 27, № 1. - С. 23-34. - ISSN 15607496 (ISSN), DOI 10.15372/KZ20230103; Earth’s Cryosphere. - ISSN 25419994 (ISSN eng. vers.)
Примечания : Библиогр.: 41
Аннотация: Путем совместных измерений содержания незамерзшей воды в мерзлой естественной минеральной почве диэлектрическим, калориметрическим и контактным методами подтверждена возможность практического применения диэлектрического метода для измерения содержания незамерзшей воды. Количество незамерзшей воды в калориметрическом и контактном методах оценивалось путем измерения влажности образцов за счет содержания незамерзшей воды, в диэлектрическом методе - путем измерения максимального содержания связанной воды. Определено, что значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, измеренные с помощью калориметрического метода для образцов одного типа почвы с разной первоначальной влажностью, различаются в пределах 17 %. Значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, найденные контактным методом, и значения содержания связанной воды в мерзлой почве, найденные диэлектрическим методом, лежат в диапазоне значений, измеренных с помощью калориметрического метода. Значения содержания связанной воды, найденные диэлектрическим методом, и значения влажности за счет содержания незамерзшей воды, полученные контактным методом, различаются не более чем на 17 %.The possibility of using the dielectric method to determine the unfrozen water content in the frozen natural mineral soil was proved by establishing the relationship between the contents of soil water forms measured by the dielectric, calorimetric, and contact methods. The unfrozen water content in the sample was measured by the calorimetric and contact methods. In the dielectric method, it was estimated by measuring the maximum content of bound water. The unfrozen water content measured by the calorimetric method in the soil samples with different initial water contents varied within 17 %. The unfrozen water content measured by the contact method and the bound water content determined by the dielectric method were within the ranges of values determined by the calorimetric method. The values of the bound water content obtained by the dielectric method and the unfrozen water content obtained by the contact method differed by no more than 17 %.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Каравайский, Андрей Юрьевич, Лукин, Юрий Иванович
Заглавие : Влияние диэлектрических релаксаций почвенной воды на температурную зависимость диэлектрической проницаемости почвы
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст.4. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.4; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 23. - Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 22-27-20112
Аннотация: С помощью обобщенной рефракционной диэлектрической модели смеси изучено влияние спектров относительной диэлектрической проницаемости связанной и несвязанной воды в минеральной почве на характер температурной зависимости относительной диэлектрической проницаемости естественной минеральной почвы, с содержанием глинистой фракции 41,3 %, в диапазоне частот электромагнитного поля от 50 МГц до 15 ГГц. Изучены причины появления пересечений спектров относительной диэлектрической проницаемости минеральной почвы, полученных при различных температурах, но для образца одной влажности. Доказано, что появление такой точки пересечения в диапазоне частот до 1,5 ГГц связано с эффектом Максвелла-Вагнера в связанной воде. Изучены зависимости частоты точки пересечения спектров относительной диэлектрической проницаемости минеральной почвы от температуры и объемного содержания связанной и несвязанной воды.The influence of the dielectric constant spectra of bound and unbound water in mineral soil on the temperature dependences of the dielectric constant of mineral soil in the electromagnetic field frequency range from 50 MHz to 15 GHz was studied. The reasons for the appearance of the crossover frequency of the dielectric constant of mineral soil, obtained at different temperatures, but for a sample of the same moisture, were studied. It was proved that the appearance of crossover points in the frequency range up to 1.5 GHz is related to the Maxwell-Wagner effect in bound water. The dependences of the value of the crossover frequency of the dielectric constant of mineral soil on temperature and the volume content of bound and unbound water were studied.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Зейлигер А. М., Музалевский, Константин Викторович, Зинченко Е. В., Ермолаева О. С.
Заглавие : Метод мониторинга влажности почвы, покрытой растительным покровом, с использованием нейронной сети, радарных и мультиспектральных оптических данных Sentinel-1,2
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст.7. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.8; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 24. - Грант РФФИ №19-29-05261 «Картографическое моделирование влагозапасов почвенного покрова на основе комплексной геофизической влагометрии для целей цифрового орошаемого земледелия»
Аннотация: В данной работе проведен мониторинг пространственного распределения влажности поверхностного слоя агропочв тестового участка поля, покрытого растительностью, в Волгоградской области на основе данных радарной съемки спутника Sentinel-1 и мультиспектральной оптической съемки спутника Sentinel-2. Алгоритм восстановления влажности основан на применении нейронной сети для прогноза коэффициента отражения электромагнитной волны от почвенного покрова, с последующей инверсией во влажность почвы с использованием диэлектрической модели, учитывающей гранулометрический состав агропочвы. Входным параметром нейронной сети является отношение микроволнового радарного растительного индекса (рассчитанного на основе данных спутника Sentinel-1) к мультиспектральному оптическому индексу (рассчитанного на 8-11 каналах спутника Sentinel-2). Это отношение индексов обнаруживает существенно большую зависимость с влажностью почвы, чем с высотой растительности. Восстановленные значения влажности почвы сопоставлялись с влажностью отобранных образцов почвы, измеренных в лабораторных условиях термостатно-весовым методом. Предложенный метод позволяет с коэффициентом детерминации 0,435 и среднеквадратическим отклонением 2,4 % прогнозировать влажность почвы тестового участка, покрытого растительным покровом, относительно влажности почвы, измеренной контактным методом. Проведенное исследование создает научные основы новой всепогодной технологии мониторинга влажности агропочв как элемента системы точного земледелия.In this article, a method for the moisture monitoring of vegetation covered soil was proposed using neural network, radar and optical multispectral data of Sentinel-1,2. Test site was chosen in the Volgograd region at an agriculture field. The moisture retrieval algorithm is based on the use of a neural network to predict reflection coefficient of an electromagnetic wave from the soil, followed by inversion into soil moisture using a dielectric model that takes into account the soil texture. The input parameter of the neural network is the ratio of the microwave radar vegetation index (calculated on the basis of Sentinel-1 data) to the multispectral optical index (calculated on 8-11 channels of the Sentinel-2). Such way calculated index reveals a significantly greater dependence on soil moisture than on vegetation height. The retrieved values of soil moisture were compared with the moisture content of in-situ selected soil samples, which were measured under laboratory conditions by the thermostatic-weight method. The proposed method with a determination coefficient of 0.435 and a standard deviation of 2.4 % allows predicting the soil moisture content of a test area covered with vegetation, relative to soil moisture measured in-situ. The conducted research creates the scientific basis for a new all-weather technology for remote sensing the moisture content of agricultural soils as an element of the precision farming system.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Karavayskiy A. Yu., Lukin Y. I.
Заглавие : The effect of clay content on the spectra of permetivity of mineral soils at positive temperatures
Колич.характеристики :4 с
Коллективы : Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves 2023
Место публикации : Conf. Proc. - Radiat. Scatt. Electromagn. Waves, RSEMW. - 2023. - P.456-459. - , DOI 10.1109/RSEMW58451.2023.10201998
Примечания : Cited References: 17. - The work was financially supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Fund for Support of Scientific and Scientific and Technical Activities within the framework of the scientific project No. 22-27-20112
Аннотация: In this research, it was studied the crossover frequencies of the spectra of the real part of the permittivity of moist mineral soils with different clay content from 10 to 64% in the frequency range from 15 MHz to 15 GHz and in the temperature range from 25 to 0 °C. Based on the experimental dependences obtained, empirical models were proposed for the average crossover frequency of the soil of the real part of the permittivity spectra in the range of changes of these frequencies values with temperature changes, as well as for the half-widths of the ranges of changes.
Scopus,
Scopus
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Беляев, Борис Афанасьевич, Тюрнев, Владимир Вениаминович
Заглавие : Формулы электродинамики для сред с отрицательной диэлектрической проницаемостью
Колич.характеристики :13 с
Место публикации : Ural Radio Eng. J. - 2023. - Vol. 7, Is. 4. - P.457-469. - ISSN 25880454 (ISSN), DOI 10.15826/urej.2023.7.4.006. - ISSN 25880462 (eISSN)
Примечания : Cited References: 15
Аннотация: Формулы электродинамики, широко используемые при описании объектов, содержащих диэлектрические среды, дают противоречащие физике результаты в случае, когда диэлектрическая проницаемость среды принимает отрицательное значение. Проблему снимают уточненные формулы, позволяющие рассчитывать электрические потенциалы точечного заряда и точечного дипольного момента, емкость конденсатора, а также плотность энергии электромагнитного поля и добротность материала. Формулы справедливы для любых сред, как с положительной, так и с отрицательной действительной частью комплексной диэлектрической проницаемости.Electrodynamic formulas widely used in the description of objects containing dielectric media give results contrary to physics in the case when the permittivity of the medium takes a negative value. The problem is solved by refined formulas that allow calculating the electric potentials of the point charge and the point dipole moment, the capacitance of the capacitor, as well as the energy density of the electromagnetic field and the quality factor of the material. The formulas are valid for any media, both with positive and negative real part of the complex permittivity.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Maximova O. A., Lyashchenko S. A., Varnakov S. N., Ovchinnikov S. G., Yakovlev I. A., Shevtsov D. V., Andryushchenko T. A.
Заглавие : Magneto-optical ellipsometry of thin films with optical uniaxial anisotropy
Колич.характеристики :8 с
Место публикации : Phys. Met. Metallogr. - 2023. - Vol. 124, Is. 14. - P.1654-1661. - ISSN 0031918X (ISSN), DOI 10.1134/S0031918X23601385. - ISSN 15556190 (eISSN)
Примечания : Cited References: 31. - The research was performed at the Magnetic MAX Materials Laboratory of the Kirensky Institute of Physics SB RAS (created under Megagrant project (agreement no. 075-15-2019-1886) with the financial support of the Russian Science Foundation no. 21-12-00226, http://rscf.ru/project/21-12-00226/
Аннотация: In this paper, we solve the inverse problem of magneto-optical ellipsometry for thin ferromagnetic films with optical uniaxial anisotropy. We work within the framework of the approach we developed earlier analyzing magnetoellipsometric data without using fourth-order M-matrices. We work with ellipsometric relations, in which we take into account the magneto-optical contribution as perturbations, and ellipsometric measurements are carried out on a setup with a simple dipole scheme based on the transverse magneto-optical Kerr effect. We add the magneto-optical response to the expressions known in the literature for the reflection coefficients of anisotropic thin films, which are related to the parameters measured by magneto-optical ellipsometry. As a result, by analyzing the obtained expressions for the reflection coefficients, we obtain information on the total permittivity tensor of a thin film.
Смотреть статью,
Scopus,
WOS
Найти похожие

10.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Karavayskiy A. Yu., Lukin Y. I.
Заглавие : Influence of dielectric relaxations of soil water on the temperature dependence of soil permittivity
Колич.характеристики :10 с
Место публикации : Opt. Spectrosc. - 2023. - Vol. 131, Is. 12. - P.1190-1199. - ISSN 0030400X (ISSN), DOI 10.1134/S0030400X24700206. - ISSN 15626911 (eISSN)
Примечания : Cited References: 23. - This work was supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Fund of Science and Technology Support within the framework of scientific project no. 22-27-20112
Аннотация: Using a generalized refractive mixture dielectric model, the influence of the relative permittivity spectra of bound and unbound water in mineral soil on the nature of the temperature dependence of the relative permittivity of natural mineral soil, with a clay fraction content of 41.3%, was studied in the electromagnetic field frequency range from 50 MHz to 15 GHz. The causes of the emergence of intersections in the relative permittivity spectra of mineral soil, obtained at different temperatures but for a sample of the same moisture content, have been studied. It has been proved that the emergence of such an intersection point in the frequency range up to 1.5 GHz is due to the Maxwell–Wagner effect in bound water. The dependences of the frequency of the intersection point of the relative permittivity spectra of mineral soil on the temperature and volumetric content of bound and unbound water have been studied.
Смотреть статью,
WOS
Найти похожие

11.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Velikanov D. A., Molokeev M. S., Romanova O. B., Shabanov A. V.
Заглавие : Enhancement of ferromagnetism and ferroelectricity by oxygen vacancies in mullite Bi2Fe4O9 in the Bi2(Sn0.7Fe0.3)2O7-x matrix
Место публикации : J. Magn. Magn. Mater. - 2022. - Vol. 559. - Ст.169530. - ISSN 03048853 (ISSN), DOI 10.1016/j.jmmm.2022.169530
Примечания : Cited References: 47
Аннотация: A new bismuth pyrostannate-based composite Bi2(Sn0.7Fe0.3)2O7-x/Bi2Fe4O9 (BSFO/BFO) has been obtained by the solid-state synthesis. Temperature dependences of the magnetic hysteresis and remanent magnetization and the nonlinear field dependence of the magnetization for the Bi2Fe4O9 antiferromagnet have been established. A temperature of the formation of canted sublattices in the antiferromagnet with the occurrence of a spontaneous moment in mullite has been determined. The mechanism of the electric polarization hysteresis and the temperature dependence of the remanent polarization have been established. It has been shown, that, below the Néel temperature, the dipole polarization is induced by a lone electron pair of bismuth ions. At T TN, the migration polarization is caused by the charge carrier density at the chemical potential. A significant increase in the remanent magnetization of mullite in the bismuth pyrostannate matrix with oxygen vacancies over a value typical of polycrystalline mullite has been established. Remanent magnetization is explained in terms of ferron model.
Смотреть статью,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

12.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Belyaev B. A., Tyurnev V. V., Khodenkov S. A.
Заглавие : The effective permittivity of an anisotropic composite of spheroidal particles in a dielectric matrix
Место публикации : Tech. Phys. Lett. - 2022. - Vol. 48, Is. 3. - P.110-114. - ISSN 10637850 (ISSN), DOI 10.1134/S1063785022040058
Примечания : Cited References: 10. - This study was carried out within the framework of state order FEFE-2020-0013 of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
Аннотация: The concentration dependences of the effective permittivity have been obtained for an anisotropic composite consisting of a dielectric matrix filled with codirectional particles in the form of oblate or prolate ellipsoids of revolution (spheroids). The calculation has been made by solving numerically a system of coupled quadratic and integral equations obtained using the rigorous modification of the quasi-static Bruggeman theory. It is shown that the traditional simplified modification of the Bruggeman theory, which is widely used for calculating anisotropic composites, leads to errors of different signs for electromagnetic waves of the longitudinal and transverse polarizations relative to the spheroid axes. The dependences of the errors on the particle concentration are nonmonotonic and extrema observed in them can exceed 100%. The positions and values of the extrema depend strongly on the ellipticity of particles and the contrast of their permittivity with that of the matrix.
Смотреть статью,
Scopus
Найти похожие

13.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Фомин, Сергей Викторович, Каравайский, Андрей Юрьевич
Заглавие : Зависимость отражательных свойств агропочв в сверхширокой полосе частот от типа, степени шероховатости поверхности и профилей влажности агропочв
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 11. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2022.11.15; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 30. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки No 22-17-20042
Аннотация: В данной работе исследовано влияние объемной влажности от 0% до 40% (вертикальных профилей влажности), плотности сухого сложения от 0.4 до 1.8 г/см3, содержания глинистой фракции от 0.15 до 0.55 г/г (типа агропочвы), среднеквадратических отклонений (СКО) высот неровностей поверхности от 0 до 4 см почвенного покрова на вариации коэффициента отражения в сверхширокой полосе частот от 100-400 МГц до 1.26-2.4 ГГц. Расчет коэффициента отражения выполнен для гладкой и шероховатой границы почвенного покрова. При расчете коэффициента отражения использовалась двух-релаксационная диэлектрическая модель Миронова (входные параметры: плотность сухого сложения, содержание глинистой фракции, объемная влажность почвы, частота электромагнитной волны). Показано, что коэффициент отражения является неоднозначной функцией содержания глинистой фракции и плотности сухого сложения почв; погрешность восстановления высоких значений влажности почв может быть в 5 раз выше, чем для сухих почв. По отношению к содержанию глинистой фракции и плотности сухого сложения почвы, СКО высот неровностей поверхности почвы является доминирующим параметром неопределенность в задании, которого существенно влияет на погрешность восстановления влажности почв. Для рассмотренных разнообразных вертикальных профилей влажности почвы, показано, что эффективная толщина поверхностного слоя агропочвы, формирующего коэффициент отражения, не превышает 2 см при частоте зондирования выше 1 ГГц. При объемной влажности поверхности почвы более 28% величина коэффициента отражения во всем исследованном диапазоне частот от 433 МГц до 1.26 ГГц не зависит от вертикального распределения влаги. Проведенные исследования устанавливают количественные ограничения на точность восстановления влажности почвы при заданной погрешности исходных параметров модели: содержание глинистой фракции, плотности сухого сложения почвы, степени шероховатости поверхности почвы, которые должны учитываться при разработке алгоритмов дистанционного зондирования влажности агропочв.In this article, the impact of volumetric moisture from 0% to 40% (vertical moisture profiles), dry bulk density from 0.4 to 1.8 g/cm3, clay content from 0.15 to 0.55 g/g (agrosoil type), standard deviations heights of surface roughness from 0 to 4 cm of soil on the variations of reflection coefficient in the ultra-wide frequency band from 100-400 MHz to 1.26-2.4 GHz were investigated. The reflection coefficient was calculated for a smooth and rough soil surface. Mironov's two-relaxation dielectric model was used (input parameters: dry bulk density, clay content, volumetric moisture, frequency of electromagnetic wave) to calculating the reflection coefficient. It is shown that the reflection coefficient is an ambiguous function of the clay content and the dry bulk density; the error in retrieving high values of soil moisture can be 5 times higher than for dry soils. In relation to the clay content and the dry bulk density, the soil roughness is the dominant parameter, which uncertainty, significantly effects on the error of soil moisture retrieving. For the considered various vertical profiles of soil moisture, it is shown that the effective thickness of topsoil, which forms the reflection coefficient, does not exceed 2 cm at a sensing frequency above 1 GHz. When the volumetric moisture content of soil surface is more than 28%, the reflection coefficient in the frequency range from 433 MHz to 1.26 GHz does not depend on the vertical distribution of moisture in soil. The conducted studies establish quantitative limitations on the accuracy of soil moisture retrieval for a given error in the initial parameters of the model: the clay content, the dry bulk density, soil surface roughness, which should be taken into account when developing algorithms for remote sensing of agrosoil moisture.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

14.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Широкополосный рефлектометрический метод измерения влажности и степени шероховатости поверхности почвы
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2022. - № 12. - Ст.6. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2022.12.5
Примечания : Библиогр.: 31. - Работа выполнена в рамках гранта РНФ и Красноярского краевого фонда науки № 22-17-20042
Аннотация: В данной работе предложена численно-аналитическая модель коэффициента отражения электромагнитной волны от шероховатой границы почвенного покрова, на основе которой, в диапазоне частот от 520 МГц до 1,26 ГГц, разработан широкополосный метод измерения среднеквадратического отклонения (СКО) высот неровностей и объемной влажности поверхности почв. При построении модели коэффициента отражения, поле отраженной волны от шероховатой границы почвенного покрова представлено в виде суммы вторичных полей от бесконечного множества элементарных горизонтальных рассеивающих площадок (с заданным средним размером), набор которых на поверхности почвы осуществляется в пределах первой зоны Френеля. Поле каждой элементарной рассеивающей площадки представляется в виде среднего поля от результата стохастической интерференции бесконечного множества когерентных элементарных источников вторичных волн с плоским фронтом, вертикальное положение которых определено высотой неровностей в каждой точке поверхности почвы в пределах размеров элементарной рассеивающей площадки. Показано, что созданная модель описывает величину полного значения коэффициента отражения (когерентная и диффузная компоненты) с коэффициентом детерминации R2=0,981 и СКО не более 0,35дБ относительно коэффициента отражения, рассчитанного с использованием метода конечных разностей и метода интегральных уравнений. На примере 16 почвенных образцов, комплексная диэлектрическая проницаемость которых измерена для широкого диапазона плотностей 0,7–1,8 г/см3, влажности, гранулометрического состава (0–76%) и содержания органического вещества (0,6–6,9%) показана принципиальная возможность восстановления СКО высот неровностей и объемной влажности шероховатой поверхности почвенного покрова с коэффициентом детерминации СКО не хуже, чем R2=0,909 (СКО=0,4 см) и R2=0,975 (СКО=2%), соответственно, относительно истинных значений. Результаты работы имеют широкое прикладное значения как для одночастотных, так и многочастотных методов обработки радарных и радиометрических данных с целью разработки новых алгоритмов повышенной точности измерения влажности почв.In this article, a numerical-analytical model of the reflection coefficient of an electromagnetic wave from a rough soil surface is proposed. Based on the created model of reflection coefficient, in the frequency range from 520 MHz to 1.26 GHz, a broadband method for the root-mean-square deviation (RMS) of heights and volumetric moisture of rough soil surface is developed. When the model of reflection coefficient creating, the field of reflected wave from the rough soil surface was presented as the sum of secondary fields from an infinite set of elementary horizontal scattering plates (with a given average size). The field from each elementary scattering plate is represented as an average field from the result of stochastic interference of an infinite set of coherent elementary sources of secondary waves. The vertical position of the elementary sources is determined by the stochastic height of the soil surface within elementary plate. It is shown that the created model describes the total value of reflection coefficient (coherent and diffuse components) with the determination coefficient of R2=0.981 and root-mean square error (RMSE) no more than 0.35 dB, relative to the reflection coefficient, calculated by the finite difference method and the advanced integral equations method. The possibility of RMS heights and volumetric moisture of rough soil surface retrieval, relative to the true values, was shown no worse than R2=0.909 (RMSE=0.4 cm) and R2=0.975 (RMSE=2%), respectively. This analysis was carried out on the example of 16 soil samples, the complex permittivity of which was measured for a wide range of dry bulk densities from 0.7 g/cm3 to 1.8 g/cm3, moisture content, texture with variation clay content from 0% to 76% and organic matter content from 0.6% to 6.9%. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

15.

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Fomin S. V., Muzalevskiy K. V., Karavayskiy A. Yu., Romanov V., Lipshin A., Mikhailets M.
Заглавие : Validation of Dobson's, Schmugge's, and Mironov's dielectric models at four typical agrosoils of Krasnoyarsk and Krasnodar krais
Коллективы : IEEE All-Russian Microwave Conference
Место публикации : Proceedings - 2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference, RMC 2022. - 2022. - 8th IEEE All-Russian Microwave Conference, RMC 2022 (23 - 25 November 2023, Moscow, Russian Federation) Conference code: 187597. - P.349-352. - , DOI 10.1109/RMC55984.2022.10079332
Примечания : Cited References: 16. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project №22-17-20042
Аннотация: In this article, in a wide frequency range from 300 MHz to 2 GHz at a temperature of 20C, the validation of Dobson's, Schmugge's, and Mironov's (with one, two, and three soil water relaxations) dielectric models was carried out using four samples of typical agrosoils taken from the arable layer. Variations in the clay fraction, dry bulk density, and organic matter content of soil samples ranged from 32% to 56%, from 1.1 g/cm3 to 1.7 g/cm3, up to 6.9%, respectively. It is shown that the Mironov's model with two relaxations (M2) has the best accuracy in describing the measured relative complex permittivity (RCP) spectra for all soils in average. The coefficient of determination (R2) and root-mean square error (RMSE) appeared to be equal of Rε'2=0.907 (RMSEε'=0.83) for real and Rε''2=0.960 (RMSEε'' =0.89) for imaginary parts of RCP, when comparing the measured and calculated RCPs. Error of soil moisture retrieval, based on M2 dielectric model and the observations of reflection coefficient at nadir was estimated. For four agricultural soils, it is shown that the retrieved volumetric soil moisture values with the determination coefficient R2=0.975 and RMSE =2% coincide with the true values of soil moisture. It has also been found that small inaccuracies (several tens of percent) in determining the dry bulk density and clay content of soils have practically no effect on the error in retrieving the volumetric soil moisture.
Смотреть статью,
Scopus
Найти похожие

16.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Drokin N. A., Kiiko V. S., Malkin A. I., Pavlov A. V.
Заглавие : Electrophysical properties of BeO + 30 wt.% TiO2 ceramics sintered at elevated temperatures
Место публикации : Refract. Ind. Ceram. - 2022. - Vol. 63, Is. 3. - P.315-320. - ISSN 1083-4877 (ISSN), DOI 10.1007/s11148-022-00728-3. - ISSN 1573-9139 (eISSN)
Примечания : Cited References: 11
Аннотация: The electrophysical properties of BeO-based ceramics with introduced micro- and nanoparticles of TiO2 were investigated by impedance spectroscopy in the frequency range of 100 Hz – 100 MHz. In order to increase the density and conductivity, the initial ceramic components were sintered at the highest possible temperatures up to 1660°C, followed by annealing in hydrogen at 800°C. In this case, TiO2 was strongly reduced with the formation of lower titanium oxides (Ti3O5) along with metallic titanium. When interacting with hydrogen, TiH2 is formed. For the first time, impurity phases were found in (BeO + TiO2) ceramics, which can significantly alter its bulk and surface properties. The resulting ceramics has a high reach-through conductivity, which increases significantly after an additional thermal annealing in hydrogen. It was established that the activation energy of conductivity does not depend much on the concentration of TiO2 nanoparticles and decreases significantly in the low-temperature region. The method of constructing equivalent electrical circuits was used to simulate the passage of the active and reactive components of the current through the complex internal structure of the ceramics.
Смотреть статью
Найти похожие

17.

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V., Fomin S. V., Karavayskiy A. Yu.
Заглавие : Optimum frequency range for remote sensing of soil moisture with various texture, density and organic matter content
Коллективы : IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences 2022
Место публикации : 2022 IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences, SIBIRCON 2022: IEEE, 2022. - P.1130-1133. - , DOI 10.1109/SIBIRCON56155.2022.10017095
Примечания : Cited References: 28. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project №22-17-20042
Аннотация: In this article, the frequency range, within which the dependence of reflectivity on soil moisture is invariant respect to changes in soils texture, dry bulk density and organic matter content, has been established. The analysis is based on dielectric measurements of 16 natural mineral nonsaline soils in the frequency range from 45-100 MHz to 2 GHz. The moisture of soils varied from air dry to the field capacity. The clay, silt and sand content in the soil samples are ranging from 0% to 76%, from 1% to 93%, and from 0 to 100%, respectively. The dry bulk density and organic matter content in soil samples are ranging from 0.7 g/cm3 to 1.8g/cm3, and from 0.6% to 69%, respectively. As a result, it is shown, that the variations in texture, dry bulk density, and organic matter content of soils have the least effect in the frequency range from 125 MHz to 820 MHz (with minimum at a frequency of 350 MHz) on the dispersion of the dependence of refractive index on volumetric moisture. As an example, the case of smooth bare soil surface remote sensing at a frequency of 435 MHz is considered. It is shown that for the entire set of soils, a single calibration curve for conversion of reflectivity to volumetric soil moisture is sufficient to retrieve soil moisture with a root-mean square error of 2.1% and a determination coefficient of 0.981. The established frequency range can be recommended for microwave remote sensing methods of soil moisture measurement, not depended on soils texture.
Смотреть статью,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

18.

Вид документа : Статья из сборника (выпуск продолж. издания)
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V.
Заглавие : Numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency range
Коллективы : IEEE All-Russian Microwave Conference
Место публикации : Proceedings - 2022 IEEE 8th All-Russian Microwave Conference, RMC 2022. - 2022. - 8th IEEE All-Russian Microwave Conference, RMC 2022 (23 - 25 November 2023, Moscow, Russian Federation) Conference code: 187597. - P.305-308. - , DOI 10.1109/RMC55984.2022.10079255
Примечания : Cited References: 18. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project №22-17-20042
Аннотация: In this work, a numerical-analytical model of reflection coefficient for rough soil surface in wide frequency band was proposed. The field of reflected wave from the rough soil surface is presented as the sum of secondary fields from an infinite set of elementary horizontal scattering plates (with a given average size). The field from each elementary scattering plate is represented as an average field from the result of stochastic interference of an infinite set of coherent elementary sources of secondary waves. The vertical position of the elementary sources is determined by the stochastic height of the soil surface within elementary plate. The case of the coherent component and the total value (coherent+diffuse components) of reflection coefficient is considered. On the basis of the created model of reflection coefficient, a broadband method for simultaneously retrieved the root-mean-square deviation of the stochastic soil surface heights and volumetric soil moisture was developed. The results have a wide application value both for single-frequency and multi-frequency radar and radiometric methods of soil moisture measuring.
Смотреть статью,
Scopus,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

19.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Fomin S. V., Muzalevskiy K. V.
Заглавие : A dielectric model for frozen mineral soils at a frequency of 435 MHz
Место публикации : Remote Sens. Lett. - 2021. - Vol. 12, Is. 9. - P.944-950. - ISSN 2150704X (ISSN), DOI 10.1080/2150704X.2021.1947537
Примечания : Cited References: 16. - This work was supported by the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation [project No. 0287-2021-0034]
Аннотация: A single frequency refractive mixing dielectric model at 435 MHz for frozen mineral soils is proposed. The model was created based on the laboratory dielectric measurements of three soil samples in the ranges of soil moisture from 0.01cm3 cm−3 to 0.42cm3 cm−3, temperature from– 30°C to– 1°C, clay content (by weight) from 9.1% to 41.3%. Coefficient of determination R2 and root mean square error (RMSE) predicted by the model and measured values for real () and imaginary () part of the complex relative permittivity (CRP) are = 0.988 (= 0.323) and = 0.987 (= 0.100). Compared to well-known spectroscopic models, this model is simpler in practical engineering use. The input parameters of the model are the volumetric soil moisture, temperature and the content of the clay fraction. The output parameters are the real and imaginary parts of the CRP. The created model may be used to develop new remote sensing retrieval algorithms of temperature, the content of unfrozen water and ice in the root zone of frozen soils for northern regions.ε 'ε ''R2ε 'RMSEε 'R2ε ''RMSEε ''
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

20.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Muzalevskiy K. V., Karavaysky A. Yu.
Заглавие : Shielded open-circuited probe for in-situ measurements of soil permittivity in Very high frequency (VHF) and Ultra high frequency (UHF) bands
Коллективы : SB RAS project [0287-2021-0034]
Место публикации : Trans. Inst. Meas. Control. - 2021. - Vol. 43, Is. 16. - P.3566-3572. - ISSN 0142-3312, DOI 10.1177/01423312211037791. - ISSN 1477-0369(eISSN)
Примечания : Cited References: 30. - The author(s) disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship, and/or publication of this article: This work was supported by the SB RAS project No. 0287-2021-0034
Предметные рубрики: DIELECTRIC CHARACTERIZATION
MOISTURE
Аннотация: In this paper, the shielded open-circuited probe operating in the wide frequency range from 75MHz to 2GHz is proposed. The probe is made of an SubMiniature version A (SMA) flange connector. The central rod of the SMA connector emerges from a coaxial transition in the flange and shielded by four rods. The robe design allows us to calculate of the probe reflection coefficient S11 used simple analytical transmission line model (TEM wave mode), the parameters of which were calibrated on a set of substances with a known frequency spectrum of permittivity. The refractive index (RI) and normalized attenuation coefficient (NAC) retrieval technique is based on solving the inverse problem of minimizing the residual norm between measured and calculated frequency spectra of reflection coefficient S11. After calibration, the root-mean-square error (determination coefficient) between the measured and calculated module and phase of the reflection coefficient S11 for the sets of calibration media air, distilled water, butanol, pure ice, water solution with NaCl of salinity of 8.9% do not exceed 0.26dB (0.995) and 0.03 rad (0.999), respectively, in the frequency range from 75MHz to 2GHz. The root-mean-square error (determination coefficient) between the measured RI and NAC spectra for four soil cover samples (variation of the clay fraction from 10.5 g/g to 47.6 g/g) using the proposed probe and a precision coaxial cell not exceeds 0.109 (0.993) and 0.057 (0.986), respectively, in the frequency range from 75 MHz to 2 GHz. As a result, it is experimentally shown that RI и NAC can be measured by the proposed non-precision probe with an error comparable to the precision coaxial cell.
Смотреть статью,
WOS,
Читать в сети ИФ
Найти похожие