Investigation of frequency and moisture dielectric characteristics of fodder grasses by precision impedance analyzer

The experimental measuring device based on the capacitance sensor and Agilent 4294A Precision Impedance Analyzer has been developed to investigate dielectric properties of wet grasses. Parameters of the flat ring capacitance sensor have been studied. A choice of compacting pressure on grass samples when determining their dielectric characteristics has been substantiated. The problem of converting parameters of a cable with the connected capacitance sensor measured by the precision impedance analyzer into parameters of tested material has been solved. Grasses were sampled on the optimal dates from May to August in 2013 and 2014 to provide homogenous moisture. The various species of fodder grasses were investigated in the farms of Leningrad Region; these were cock’s-foot grass, timothy grass, meadow fescue, festulolium, red clover, oats, vetch, and grass mixtures. The procedure for preparing wet grasses to measurements has been developed. The grass moisture content was determined according to the GOST 27548-97 State Standard “Grass Feeds. Methods for Determining Moisture Content”. The sensor’s geometric constant has been determined over the frequency range of electromagnetic field. The penetration depth of the electromagnetic field of the sensor into the tested material setting the minimal thickness of a tested layer under the sensor has been studied. Dependences of dielectric permittivity and electrical conductivity of grasses in the chosen frequency range were investigated at the various values of moisture content and compacting pressures. The working frequencies range (10- 15 MHz) and the compacting pressures (0.31-0.50 N/cm2) were determined for tested grasses with the use of the experimental measuring device in 2013-2014.

измеритель импеданса, диэлектрическая проницаемость, объемное влагосодержание, электропроводность, уплотняющее давление, precision impedance analyzer, dielectric permittivity, volumetric water content, electrical conductivity, compacting pressure

1. Пугачев П.М. Обоснование параметров и разработка прибора для оперативного неразрушающего контроля влажности при заготовке кормов: дис.. канд. техн. наук. - М.,2006.

2. Секанов Ю.П. Современное состояние науки и практики в области влагометрии кормов // Вестн. ВИМ. - 2013. - № 3. - С. 159-166.

3. Влагомер кормов. - [Электронный ресурс]: Wile 25. http://www.farmcomp.fi/ru/wile/ products/wile-for-hay/wile-25

4. Влагомер кормов. - [Электронный ресурс]: Haymatic. http://www.farmertronic. com/en/ haymatic-hay-straw.

5. Влагомер Фауна-ВЛК. - [Электронный ресурс]: http://www.agrolepta.ru/instruktpm.htm

6. Секанов Ю.П. Влагометрия сельскохозяйственных материалов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 160 с.

7. Влагомер кормов. - [Электронный ресурс]: Draminski HMM. http://www.draminski. com/ agri/moisture-meters/draminski-hmm/

8. Прецизионный измеритель импеданса. - [Электронный ресурс]: Agilent 4294A. Web-site: http://www.home.agilent.com

9. Ананьев И.П. Автогенераторные измерительные преобразователи двухкомпонентной диэлькометрии сельскохозяйственных материалов: автореф. дис. … д-ра техн. наук. - СПб., 2009. - 48 с.

10. Блохин Ю.И., Ананьев И.П., Зубец В.С. Исследование частотно-влажностных диэлектрических характеристик кормовых трав // С.-х. машины и технологии. - 2015. - № 6. - С. 19-24.

11. Духин С.С., Шилов В.Н. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. - Киев: Наук. думка, 1972. - 204 с.

12. Шилов В.Н., Духин С.С. Теория низкочастотной дисперсии диэлектрической проницаемости суспензий сферических коллоидных частиц, обусловленной поляризацией двойного слоя // Коллоидн. журн. - 1970. - Т. 32, вып. 2. - С. 293-299.