Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.17513/use.37821
Ключевые слова: biological tissues, grain, wheat, impedance, conductivity, dielectric constant, биологические ткани, зерно, пшеница, импеданс, проводимость, диэлектрическая проницаемость
Аннотация: Целью работы является определение особенностей спектральных характеристик электрического импеданса зерен пшеницы. Исследованы электрофизические свойства цельных спрессованных, а также размолотых образцов зёрен пшеницы с различной влажностью в диапазоне частот от 1 Гц до 100 МГц. Исходная партия зерен предварительно высушивалась в нПоказать полностьюагревательном шкафу при температуре 60 °С и затем насыщалась влагой в паровой бане при той же температуре. Влажность оценивалась по разнице веса между исходным и подвергнутым воздействию образцами (сушке или увлажнению). Исследовались образцы двух типов, отличающихся способом подготовки и структурой. Образцы первого типа состояли из цельных зерен, которые помещались в пресс-форму и подвергались всестороннему сжатию небольшим давлением, что исключало наличие воздушных промежутков между зернами. В образцах второго типа зерна предварительно размалывались в ступе и затем в виде порошка помещались в измерительную ячейку. Измерительная ячейка с образцом при комнатной температуре подключалась к анализаторам спектров Elins 1500J и Agilent E5061B, которые позволяют получать частотные зависимости импеданса и фазы. Согласно полученным данным, область низких частот (до 10 кГц) характеризуется преобладающим влиянием активной составляющей полного сопротивления, в то время как выше этой частоты преобладает реактивная часть. Выявлены процессы накопления электрических зарядов у поверхности металлических электродов, которые экранируют внешнее электрическое поле и приводят к аномальному увеличению диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь в области низких частот. Полученные спектры сопоставлялись со спектрами наиболее подходящих эквивалентных электрических схем, радиотехнические компоненты которых помогают понять основные механизмы прохождения переменного электрического тока через неоднородную структуру зерна. The aim of this work is to determine the features of the spectral characteristics of the electrical impedance of wheat grains. The electrophysical properties of whole pressed and ground samples of wheat grains with different moisture content in the frequency range from 1 Hz to 100 MHz have been studied. The initial batch of grains was preliminarily dried in a heating cabinet at a temperature of 60°C and then saturated with moisture in a steam bath at the same temperature. Moisture was estimated from the difference in weight between the original and exposed samples (drying or wetting). Samples of two types were studied, differing in the method of preparation and structure. Samples of the first type consisted of whole grains, which were placed in a mold and subjected to all-round compression by a small pressure, which excluded the presence of air gaps between the grains. In samples of the second type, the grains were preliminarily ground in a mortar and then placed in the form of a powder into a measuring cell. The measuring cell with the sample at room temperature was connected to the Elins 1500J and Agilent E5061B spectrum analyzers, which make it possible to obtain the frequency dependences of the impedance and phase. According to the data obtained, the low-frequency region (up to 10 kHz) is characterized by the predominant influence of the active component of the impedance, while above this frequency, the reactive part predominates. The processes of accumulation of electric charges near the surface of metal electrodes, which shield the external electric field and lead to an anomalous increase in the permittivity and loss tangent in the low-frequency region are revealed. The obtained spectra were compared with the spectra of the most suitable equivalent electrical circuits, the radio engineering components of which help to understand the main mechanisms of the passage of an alternating electric current through a heterogeneous grain structure.
Журнал: Успехи современного естествознания
Выпуск журнала: № 5
Номера страниц: 34-38
ISSN журнала: 16817494
Место издания: Москва
Издатель: ООО "Издательский Дом Академия Естествознания"