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Determinación de la permitividad dieléctrica del Ron y sus mezclas en frecuencias de RF/microondas usando sonda coaxial y sensor balanceado
Determination of the dielectric permittivity of Rum and its mixtures in RF/microwave frequencies using coaxial probe and balanced sensor
ZAIL OMAN RODRIGUEZ MORE
Ricardo Arturo Chavez Perez
Humberto Lobato Morales
Acceso Abierto
Atribución
permitividad dieléctrica compleja, mediciones en microondas, técnica de prueba coaxial, diagrama Cole-Cole, parámetros de relajación, mezclas binarias, sensor balanceado modo diferencial
complex dielectric permittivity, microwave measurements, coaxial probe technique, Cole-Cole diagram, relaxation parameters, binary mixtures, differential mode balanced sensor
En este trabajo se presenta el estudio de las propiedades dieléctricas del ron Havana Club Añejo 3 Años, de origen y fabricación cubanos, así como de mezclas del mismo con las sustancias metanol, etanol y agua no-ionizada en diferentes concentraciones empleando una punta de prueba coaxial con terminación abierta en el rango de frecuencias de RF/microondas. Se presentan los valores de permitividad compleja de las muestras bajo prueba y los diagramas de relajación Cole-Cole correspondientes a cada líquido medido. Se presenta el análisis de los parámetros de relajación para las mezclas en distintas concentraciones aportando los datos a la literatura científica. Se realiza una comparación de los datos medidos con modelos analíticos de permitividad compleja de mezclas binarias, y se discuten los resultados obtenidos. Se realiza un análisis electromagnético de la distribución del campo eléctrico dentro de los líquidos utilizados para el estudio a tres frecuencias de microondas y se plantea un criterio para optimizar el volumen de materiales líquidos manteniendo la precisión de las mediciones. Los resultados alcanzados mediante el criterio propuesto se comparan con los que se obtuvieron aplicando un criterio encontrado en la literatura, demostrando que se obtiene una mejora notable al utilizar el criterio propuesto con base en la magnitud del campo E. Se hace un análisis sobre las diferencias y la precisión que fueron obtenidas. Se reporta finalmente el diseño de un sensor balanceado para medir la permitividad de líquidos que está compuesto por dos líneas tipo stripline paralelas y acopladas, con capacidad para hacer mediciones en el rango de microondas en los modos común y diferencial. Se presentan las ventajas que posee este sensor en términos de sensibilidad y de concentración del campo E, comparado con el sensor coaxial comercial. Se muestra la relación existente entre la permitividad compleja del material bajo análisis y sus parámetros de reflexión en modo diferencial obtenidos mediante simulación.
In this work, the study of the dielectric properties of rum Havana Club Añejo 3 Años, of Cuban origin and manufacture, as well as that of its mixtures with the substances methanol, ethanol and deionized water in different concentrations using an open ended coaxial probe in the RF/microwave frequency range is presented. Complex permittivity of samples under test and Cole-Cole relaxation diagrams corresponding to each measured liquid are reported. The analysis of relaxation parameters for the mixtures in different concentration levels is presented, contributing with the data to the scientific literature. A comparison of measured data with analytic models of complex permittivity of binary mixtures is realized, the results are discussed. Distribution of electric field inside of liquids used for the study at three microwave frequency points is determined by electromagnetic simulation, and a criterion for volume optimization of liquids materials maintaining accuracy in measurements is proposed. The results obtained by proposed criterion were compared with those obtained using a criterion found in literature, it was demonstrated that a noticeable improvement is obtained using the proposed criterion based on the magnitude of the E-field. Difference and accuracy obtained are shown and discussed. Finally, the design of a balanced sensor for liquids permittivity measurements composed of two parallel coupled lines striplines type with capability to realize measurements in microwave range in common and differential modes is presented. Advantages of this sensor in terms of sensibility and electric E-field concentration compared with commercial coaxial sensor is presented. It is shown an existent relation between complex permittivity of material under test and their reflection parameters in differential mode obtained by simulation.
CICESE
2019
Tesis de doctorado
Español
Rodríguez Moré, Z.O. 2019. Determinación de la permitividad dieléctrica del Ron y sus mezclas en frecuencias de RF/microondas usando sonda coaxial y sensor balanceado. Tesis de Doctorado. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 147 pp.
INTERACCIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS CON LA MATERIA
Aparece en las colecciones: Tesis - Electrónica y Telecomunicaciones

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