. териалы К ним относятся некоторые жидкие диэлектрики; у твердых материалов такой характер зависимости встречается реже и только для узких диапазонов влагосодержания.

У подавляющего большинства материалов е и tg6 увеличиваются с ростом влажности быстрее, чем следовало бы при наличии линейного закона; относительная крутизна характеристики ig8{W). как правило, больше,, чем характеристики e(W).

Зависимости e{W) при разных условиях измерения можно описать монотонно возрастающими функциями. В широком диапазоне влагосодержаннй их можно аппроксимировать ломаной прямой, состоящей из двух отрезков с одной сопрягающей-«критической» влажностью 1кр (рис. 2-4). На участке 1<1кр крутизна характеристики (и соответствующая ей чувствительность влагомера) значительно меньше, чем на участке 1>1кр. Такой характер был установлен для зависимостей e{W) и e"ClF) мно-Рис. 2-4. Типичная гих материалов при частотах поряд-влажностная харак- ка нескольких мегагерц и на СВЧ, теристика капилляр- g также для зависимостей отвлаж-нопористых материа- ослабления А и фазового сдвига проходящей волны сантиметрового диапазона; это отражает зависимость электрических свойств материала от состояния и форм связи влаги. Сингулярная точка (с абсциссой, равной Wkp) приблизительно соответствует переходу от мономолекулярного слоя к влаге полимолекулярной адсорбции. В области 1<1кр энергия связи воды весьма значительна и диэлектрическая проницаемость, определяемая в основном электронной и атомной поляризацией, мала и зависит главным образом от е сухого вещества. В области преобладания свободной влаги {W> >Wkp) происходит плавное уменьшение энергии связи, увеличение подвижности молекул воды и связанное с этим увеличение диэлектрической проницаемости системы.

Характеристики материалов, состоящих из компонентов, различных по своим водоудерживающим свойствам . (и соответствующим им энергиям связи воды), могут

иметь больше одной сингулярной точки. На положение Э.Т0Й точки оказывают некоторое влияние также степень дисперсности системы и частота поля.

Что касается абсолютных значений г и е", то при постоянной частоте они определяются (особенно в области W>Wkp) не столько электрическими параметрами сухого вещества, сколько его водоудерживающими свойствами и пористой структурой.

При сравнении зависимостей b(W) и г"{W) различных категорий твердых материалов (макропористых, поли-капиллярнопористых, коллоидных-капиллярнопористых

WOO 800 BOO Ш ZOO

8 12 a)

16 %

a 12

IS %

Рис. 2-5. Зависимости e(W) (a) и tgS (W) (6) твердых материалов. t - окись алюминия; 2 - зерно; 3 - табак; 4 - уголь; 5 - песок; 6 - гвавий.

и коллоидных) наблюдается перемещение этих характеристик в сторону оси W по мере увеличения активной поверхности (площади поверхности микро- и макрокапилляров). Выше других проходят кривые e(W) и e"(W) песка и гравия, которые почти не содержат влаги микро-пор и адсорбированной. Вполне закономерно также увеличение «критической» влажности с повышением гигроскопичности материала.

Такой вид имеют влажностные характеристики в различных, далеких друг от друга диапазонах частот. На рис. 2-5 показаны экспериментальные зависимости е(IF) и igbiW), полученные при частоте 500 кгц [Л. 2-17], а на рис. 2-6 -зависимости e{W) и е"{Щ на частоте 9,4 Ггц [Л. 2-9] для группы типичных материалов, отличающихся гигроскопическими свойствами.

4-1507 49

Частотные характеристики влагосодержащих материалов имеют форму, обусловленную неодинаковым влиянием частоты на разные виды поляризации. Это влияние различно в зависимости от содержания, состояния и форм связи влаги в материале; ввиду этого целесообразно рассматривать комбинированные частот-но-влажностные характеристики материалов.

Характеристика природы диэлектрических потерь в широком диапазоне частот (рис. 2-3) показывает, что в области низких частот преобладающее значение имеют потери, связанные со сквозной проводимостью. В этом диапазоне значения е определяются главным образом

74. 12

Рис. 2-6. Зависимости z{W) (а) и (б) на СВЧ.

/ - песок; 2 -полиамид; 3 - картофельная мука; 4-силика-

медленными видами поляризации; большое значение имеет поверхностная проводимость.

По мере роста частоты возрастает роль релаксационных процессов. В диапазоне от 10 до (IC-f-O.S-10») гц с ростом частоты наблюдается плавное уменьшение е, сначала резкое, а затем замедленное.

Примером типичной частотно-влажностной характеристики для этого диапазона может служить зависимость s(l, i) для хлопка-сырца с влажностью 10<1<20% 50