Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Investigation of the Moisture Content Effect on Dielectric Parameters in Peach and Quince Leaves

Yıl 2020, Cilt: 32 Sayı: 1, 137 - 145, 03.03.2020
https://doi.org/10.35234/fumbd.601955

Öz

Today, in the agricultural sector, the use of remote sensing and
automation systems is increased to increase the yield and quality of the
product. One of the main determinant parameters in the technologies used in
microwave heating/drying and remote monitoring/control an application is the
dielectric properties of plants. Therefore, it is important to determine the
dielectric characteristics of plant materials for proper operation of the
systems to be used in these applications. In this study, dielectric parameters
of the peach and quince leaves produced in Isparta region are measured by
Waveguide Transmission Line Method. Measurements are conducted between
3.30-4.90 GHz (for WR229 waveguide) and the dielectric characteristics of the
leaves are examined depending on the moisture content and frequency. A new
model with a curve fitting method based on frequency and moisture content (MC)
is proposed used dielectric measurement data of peach leaves. This model is
compared with the dielectric measurement results of quince leaves which belong
to the same family with peach type to see the accuracy of the proposed model is
tested. To obtain the performance of the model, the coefficient of
determination R2 and Mean Square Root of Errors (RMSE) are obtained
as 0.995 and 0.755, respectively.

Kaynakça

  • Referans1. Ulaby FT, Jedlicka R. Microwave dielectric properties of plant materials. IEEE T Geosci Remote 1984; (4): 406-415.
  • Referans2. Chuah H, Kam S, Chye Y. Microwave dielectric properties of rubber and oil palm leaf samples: measurement and modeling. Int J Remote Sens 1997; 18(12): 2623-2639.
  • Referans3. Afzal A, Mousavi S.F. Estimation of moisture in maize leaf by measuring leaf dielectric constant. Int J Agricul Biol, 2008; 10: 66-68.
  • Referans4. Van Emmerik T, Steele-Dunne S, Judge J, van de Giesen N. A comparison between leaf dielectric properties of stressed and unstressed tomato plants. Int Geosci Remote Se 2015; 275-278.
  • Referans5. Nelson S.O. Agricultural applications of dielectric measurements. IEEE T Dielect El In 2006: 13(4): 688-702.
  • Referans6. Nelson S.O, Trabelsi S. Permittivity measurements and agricultural applications. Electromagnetic Aquametry 2005; 419-442.
  • Referans7. Jha S.N, Narsaiah K, Basediya A, Sharma R, Jaiswal P, Kumar R, Bhardwaj R. Measurement techniques and application of electrical properties for nondestructive quality evaluation of foods—a review. J Food Sci 2011; 48(4): 387-411.
  • Referans8. Nelson S.O. Dielectric properties of agricultural products-measurements and applications. IEEE T Electr Insul 1991; 26(5): 845-869.
  • Referans9. Kamaruddin M.J, Yusof M, Ngadi N, Zakaria Z, Arsad A, Kidam K. Dielectric Properties for Extraction of Orthosiphon Stamineus (Java Tea) Leaves. Chem Engineer Trans 2017; 56: 1771-177.
  • Referans10. Trabelsi S, Mckeown M.S, Nelson, S.O. Dielectric properties-based method for rapid and nondestructive moisture sensing in almonds. J Microwave Power EE 2016; 50(2): 94-105.
  • Referans11. Van Emmerik T.H. Diurnal differences in vegetation dielectric constant as a measure of water stress, 2013; MSc, Delft University.
  • Referans12. Colak, B. Moisture content effect of banana leaves to radio-frequency absorbing. Microw Opt Techn Let 2019.
  • Referans13. Jayamani E, Hamdan S, Ezhumalai P, Bakri M.K. Investigation on dielectric and sound absorption properties of banana fibers reinforced epoxy composites. Jurnal Teknologi, 2016; 78: 6-10.
  • Referans14. Kaur R, Aul G.D, Chawla V. Improved reflection loss performance of dried banana leaves pyramidal microwave absorbers by coal for application in anechoic chambers. Prog Electromagn Res 2015, 43: 157-164.
  • Referans15. Sait H.H, Salema A.A. Microwave dielectric characterization of Saudi Arabian date palm biomass during pyrolysis and at industrial frequencies. Fuel 2015; 161: 239-247.
  • Referans16. Weir W.B. Automatic measurement of complex dielectric constant and permeability at microwave frequencies. P IEEE 1974; 62(1): 33-36.
  • Referans17. Nicolson A, Ross G. Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques. IEEE T Instrum Meas 1970; 19(4): 377-382.
  • Referans18. Yaw K.C. Measurement of dielectric material properties: application note. Rohde & Schwarz, 2012.
  • Referans19. De-embedding and Embedding S-Parameter Networks Using a Vector Network Analyzer, 2004; Application Notes.
  • Referans20. Helhel S, Kurnaz O. Buried metal detection within the wooden block by X‐band measurements. Microw Opt Techn Let 2016; 58(5): 1245-1253.
  • Referans21. Ye L, Li C, Sun X, Jin S, Chen B, Ye X, Fan J. Thru-Reflect-Line Calibration technique: error analysis for characteristic impedance variations in the line standards. IEEE T Electromagn C 2016; 59(3): 779-788.
  • Referans22. Kumar A, Sharma S, Singh G. Measurement of dielectric constant and loss factor of the dielectric material at microwave frequencies. Prog Electromagn Res 2007; 69: 47-54.

Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 32 Sayı: 1, 137 - 145, 03.03.2020
https://doi.org/10.35234/fumbd.601955

Öz

Günümüzde tarım sektöründe, ürünün verim ve kalitesini artırmak için uzaktan algılama ve otomasyon sistemlerinin kullanımı artmaktadır. Mikrodalga ısıtma/kurutma ve uzaktan izleme/kontrol uygulamalarında kullanılan teknolojilerde temel belirleyici parametrelerden biri, bitkilerin dielektrik özellikleridir. Bu nedenle, bu uygulamalarda kullanılacak sistemlerin doğru çalışması için bitkisel malzemelerin dielektrik karakteristiklerinin belirlenmesi önem arz eder. Bu çalışmada Isparta bölgesinde yoğun olarak üretilen şeftali ve ayva ağaçlarının yapraklarına ait dielektrik parametreler Dalga Kılavuzu İletim Hattı yöntemiyle ölçülmüştür. Ölçümler 3,30-4,90 GHz arasında (WR229 dalga kılavuzu için) yapılmış ve yaprakların dielektrik karakteristikleri nem içeriği ve frekansa bağlı olarak incelenmiştir. Şeftali yapraklarının dielektrik ölçüm verileri kullanarak frekans ve nem içeriğine (Nİ) bağlı, eğri uydurma yöntemiyle yeni bir model önerilmiştir. Bu model, şeftali türüyle aynı aileden olan ayva yaprağının dielektrik ölçüm sonuçlarıyla karşılaştırılarak önerilen modelin doğruluğu test edilmiştir. Modelin performansını görmek için regresyon katsayısı R2 ve Hataların Ortalama Kare Kökü (RMSE) değerleri sırasıyla 0,995 ve 0,755 olarak elde edilmiştir.

Kaynakça

  • Referans1. Ulaby FT, Jedlicka R. Microwave dielectric properties of plant materials. IEEE T Geosci Remote 1984; (4): 406-415.
  • Referans2. Chuah H, Kam S, Chye Y. Microwave dielectric properties of rubber and oil palm leaf samples: measurement and modeling. Int J Remote Sens 1997; 18(12): 2623-2639.
  • Referans3. Afzal A, Mousavi S.F. Estimation of moisture in maize leaf by measuring leaf dielectric constant. Int J Agricul Biol, 2008; 10: 66-68.
  • Referans4. Van Emmerik T, Steele-Dunne S, Judge J, van de Giesen N. A comparison between leaf dielectric properties of stressed and unstressed tomato plants. Int Geosci Remote Se 2015; 275-278.
  • Referans5. Nelson S.O. Agricultural applications of dielectric measurements. IEEE T Dielect El In 2006: 13(4): 688-702.
  • Referans6. Nelson S.O, Trabelsi S. Permittivity measurements and agricultural applications. Electromagnetic Aquametry 2005; 419-442.
  • Referans7. Jha S.N, Narsaiah K, Basediya A, Sharma R, Jaiswal P, Kumar R, Bhardwaj R. Measurement techniques and application of electrical properties for nondestructive quality evaluation of foods—a review. J Food Sci 2011; 48(4): 387-411.
  • Referans8. Nelson S.O. Dielectric properties of agricultural products-measurements and applications. IEEE T Electr Insul 1991; 26(5): 845-869.
  • Referans9. Kamaruddin M.J, Yusof M, Ngadi N, Zakaria Z, Arsad A, Kidam K. Dielectric Properties for Extraction of Orthosiphon Stamineus (Java Tea) Leaves. Chem Engineer Trans 2017; 56: 1771-177.
  • Referans10. Trabelsi S, Mckeown M.S, Nelson, S.O. Dielectric properties-based method for rapid and nondestructive moisture sensing in almonds. J Microwave Power EE 2016; 50(2): 94-105.
  • Referans11. Van Emmerik T.H. Diurnal differences in vegetation dielectric constant as a measure of water stress, 2013; MSc, Delft University.
  • Referans12. Colak, B. Moisture content effect of banana leaves to radio-frequency absorbing. Microw Opt Techn Let 2019.
  • Referans13. Jayamani E, Hamdan S, Ezhumalai P, Bakri M.K. Investigation on dielectric and sound absorption properties of banana fibers reinforced epoxy composites. Jurnal Teknologi, 2016; 78: 6-10.
  • Referans14. Kaur R, Aul G.D, Chawla V. Improved reflection loss performance of dried banana leaves pyramidal microwave absorbers by coal for application in anechoic chambers. Prog Electromagn Res 2015, 43: 157-164.
  • Referans15. Sait H.H, Salema A.A. Microwave dielectric characterization of Saudi Arabian date palm biomass during pyrolysis and at industrial frequencies. Fuel 2015; 161: 239-247.
  • Referans16. Weir W.B. Automatic measurement of complex dielectric constant and permeability at microwave frequencies. P IEEE 1974; 62(1): 33-36.
  • Referans17. Nicolson A, Ross G. Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques. IEEE T Instrum Meas 1970; 19(4): 377-382.
  • Referans18. Yaw K.C. Measurement of dielectric material properties: application note. Rohde & Schwarz, 2012.
  • Referans19. De-embedding and Embedding S-Parameter Networks Using a Vector Network Analyzer, 2004; Application Notes.
  • Referans20. Helhel S, Kurnaz O. Buried metal detection within the wooden block by X‐band measurements. Microw Opt Techn Let 2016; 58(5): 1245-1253.
  • Referans21. Ye L, Li C, Sun X, Jin S, Chen B, Ye X, Fan J. Thru-Reflect-Line Calibration technique: error analysis for characteristic impedance variations in the line standards. IEEE T Electromagn C 2016; 59(3): 779-788.
  • Referans22. Kumar A, Sharma S, Singh G. Measurement of dielectric constant and loss factor of the dielectric material at microwave frequencies. Prog Electromagn Res 2007; 69: 47-54.
Toplam 22 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm MBD
Yazarlar

Bahadır Başyiğit 0000-0003-4558-5068

Yayımlanma Tarihi 3 Mart 2020
Gönderilme Tarihi 5 Ağustos 2019
Yayımlandığı Sayı Yıl 2020 Cilt: 32 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Başyiğit, B. (2020). Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 32(1), 137-145. https://doi.org/10.35234/fumbd.601955
AMA Başyiğit B. Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Mart 2020;32(1):137-145. doi:10.35234/fumbd.601955
Chicago Başyiğit, Bahadır. “Şeftali Ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 32, sy. 1 (Mart 2020): 137-45. https://doi.org/10.35234/fumbd.601955.
EndNote Başyiğit B (01 Mart 2020) Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 32 1 137–145.
IEEE B. Başyiğit, “Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi”, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 32, sy. 1, ss. 137–145, 2020, doi: 10.35234/fumbd.601955.
ISNAD Başyiğit, Bahadır. “Şeftali Ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 32/1 (Mart 2020), 137-145. https://doi.org/10.35234/fumbd.601955.
JAMA Başyiğit B. Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020;32:137–145.
MLA Başyiğit, Bahadır. “Şeftali Ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi”. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 32, sy. 1, 2020, ss. 137-45, doi:10.35234/fumbd.601955.
Vancouver Başyiğit B. Şeftali ve Ayva Yapraklarında Nem Miktarının Dielektrik Parametreleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020;32(1):137-45.