Рекомендации по выбору модели КДП для решения задач дистанционного зондирования акваторий на частотах 9,5, 35,5, 47,78 и 75,5 ГГц

Комплексная диэлектрическая проницаемость является фундаментальной величиной, определяющей характер и основные закономерности процесса взаимодействия электромагнитной энергии с веществом. Повсеместное внедрение микроволновых методов мониторинга, радиолокации, диагностики и др., базирующихся на измерении параметров собственного и/или отраженного электромагнитного излучения, диктует необходимость развития существующих методик, моделей, алгоритмов. Важно, что в настоящее время не существует универсальной модели комплексной диэлектрической проницаемости водной среды, обеспечивающей точность предсказания ее величины, необходимую для решения большинства современных практических задач. Представленные в литературе теоретические и эмпирические модели имеют крайне ограниченные области применения по частоте, температуре и концентрации солей.
Основной целью данной работы являлся анализ общепринятых моделей комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) водной среды и их сравнение с данными высокоточных экспериментальных измерений для определения модели КДП, адекватно описывающей поведение водного раствора NaCl под воздействием электромагнитного СВЧ излучения. Представленные в работе результаты лабораторных измерений охватывают диапазон термодинамических температур раствора от -2,15 до 79,85ºС и значений солености от 0 до 200‰. При выполнении модельных расчетов были использованы 15 моделей диэлектрической проницаемости жидкого электролита, опубликованные в разное время в научно-периодической литературе. Анализ выполнен для четырех фиксированных значений частот 9,5, 35,5, 47,78 и 75,5 ГГц. Показано, что ни одна рассмотренных моделей не может удовлетворительно объяснить результаты приведенных экспериментальных измерений, а средняя величина расхождения достигает значений 25 (для действительной части ДП) и 10% (для мнимой) (даже при условии существенного ограничения рассматриваемых диапазонов температур и соленостей раствора). Исходя из условия минимизации влияния методической ошибки на результаты интерпретации данных микроволновых радиополяриметрических измерений, даны рекомендации по выбору модели КДП для каждой из проанализированных частот.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №11-05-00493-а и гранта Президента РФ № МК-865.2012.5.