Принцип микроволновки: духовой шкаф, пароварка, гриль, конвекция

Содержание

Устройство микроволновки.

Устройство и конструкция СВЧ-печи

Главная деталь в любой СВЧ печи – это магнетрон. Магнетрон – это такая специальная вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение. СВЧ-излучение весьма интересным образом воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище.

При облучении электромагнитными волнами частотой 2,45 ГГц молекулы воды начинают колебаться. В результате этих колебаний возникает трение. Да, обычное трение между молекулами. За счёт трения выделяться тепло. Оно то и разогревает пищу изнутри.  Вот так вкратце можно объяснить принцип действия микроволновки.

Конструкция микроволновки.

Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры, в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.

T.Motor (Turntable motor).

СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу.

В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи.

Электрическая схема микроволновки.

Давайте взглянем на упрощённую электрическую схему рядовой микроволновки (кликните для увеличения).

Как видим, схема состоит из управляющей части и исполнительной. Управляющая часть, как правило, состоит из микроконтроллера, дисплея, кнопочной или сенсорной панели, электромагнитных реле, зуммера. Это «мозги» микроволновки. На схеме всё это изображено отдельной платой с надписью Power and Control Curcuit Board. Для питания управляющей части микроволновки используется небольшой понижающий трансформатор. На схеме он отмечен как L.V.Transformer (показана только первичная обмотка).

Микроконтроллер через буферные элементы (транзисторы) управляет электромагнитными реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Они включают/выключают исполнительные элементы СВЧ-печи в соответствии с заданным алгоритмом работы.

Исполнительные элементы и цепи — это магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), охлаждающий вентилятор F.M (

Fan Motor), ТЭН гриля (Grill Heater), лампа подсветки O. L (Oven Lamp).

Особо отметим исполнительную цепь, которая является генератором СВЧ-излучения.

Начинается эта цепь с высоковольтного трансформатора (H.V.Transformer). Он самый здоровый в микроволновке. Собственно, это и не удивительно, ведь через него нужно прокачать мощность в 1500 — 2000 Вт (1,5 — 2 kW), необходимых для магнетрона. Выходная же (полезная) мощность магнетрона 500 — 850 Вт.

К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение сети 220V. С одной из вторичных обмоток снимается переменное напряжение накала 3,15V. Оно подводится к накальной обмотке магнетрона. Накальная обмотка необходима для генерации (эмиссии) электронов. Стоит отметить, что ток, потребляемый этой обмоткой, может достигать 10A.

Другая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора, а также схема удвоения напряжения на высоковольтном конденсаторе (H.V.Capacitor) и диоде (H.V. Diode) создаёт постоянное напряжение в 4kV для питания анода магнетрона. Ток анода небольшой и составляет где-то 300 мА (0,3A).

В результате электроны, эмитированные накальной обмоткой, начинают своё движение в вакууме.

Особая траектория движения электронов внутри магнетрона создаёт СВЧ-излучение, которое и нужно нам для нагрева пищи. СВЧ-излучение отводится из магнетрона с помощью антенны и поступает в камеру через отрезок прямоугольного волновода.

Вот такая несложная, но весьма изощрённая схема является неким СВЧ-нагревателем. Не стоит забывать, что сама камера СВЧ-печи является элементом данного СВЧ-нагревателя, так как представляет, по сути, резонатор, в котором возникает электромагнитное излучение.

Кроме этих элементов в схеме микроволновой печи есть множество защитных элементов (см. термовыключатели KSD и аналоги.). Так, например, термовыключатель контролирует температуру магнетрона. Его штатная температура при работе где-то 800 – 1000C. Этот термовыключатель крепится на магнетроне. По умолчанию он не показан на упрощённой схеме.

Другие защитные термовыключатели подписаны на схеме, как OVEN THERMAL CUT-OUT (устанавливается на воздуховоде), GRILL THERMAL CUT-OUT (контролирует температуру гриля).

При наличии нештатной ситуации и перегреве магнетрона термовыключатель размыкает цепь, и магнетрон перестаёт работать. При этом термовыключатель выбирается с небольшим запасом — на температуру отключения 120 – 145

0С.

Весьма важными элементами микроволновой печи являются три переключателя, которые встроены в правый торец камеры СВЧ-печи. При закрытии передней дверцы два переключателя замыкают свои контакты (PRIMARY SWITCH – главный выключатель, SECONDARY SWITCH– вторичный выключатель). Третий – MONITOR SWITCH (контрольный выключатель) – размыкает свои контакты при закрытии дверцы.

Неисправность хотя бы одного из этих выключателей приводит к неработоспособности микроволновки и срабатыванию плавкого предохранителя (Fuse).

Чтобы снизить помехи, которые поступают в электросеть при работающей СВЧ-печи, имеется сетевой фильтр — NOISE FILTER.

Дополнительные элементы микроволновки.

Кроме базовых элементов конструкции, микроволновка может быть оснащена грилем и конвектором. Гриль может быть выполнен в виде нагревательного элемента (ТЭН’а) или инфракрасных кварцевых ламп. Эти элементы микроволновки очень надёжны и редко выходят из строя.

Нагревательные элементы гриля: металло-керамический (слева) и инфракрасный (справа).

Инфракрасный нагреватель представляет собой 2 последовательно включенные инфракрасные кварцевые лампы на 115V (500 — 600W).

В отличие от микроволнового нагрева, который происходит изнутри, гриль создаёт тепловое излучение, которое разогревает пищу снаружи внутрь. Гриль разогревает пищу медленнее, но без него невозможно приготовить поджаристую курочку .

Конвектор — это, не что иное, как вентилятор внутри камеры, который работает в паре с нагревателем (ТЭН’ом). Вращение вентилятора обеспечивает циркуляцию горячего воздуха в камере, что способствует равномерному прогреву пищи.

Про фьюз-диод, высоковольтный конденсатор и диод.

Элементы в цепи питания магнетрона обладают интересными свойствами, которые нужно учитывать при ремонте микроволновки.

  • Так, по умолчанию, высоковольтный конденсатор (H.V.Capacitor) имеет встроенный резистор.

    Он служит для разряда конденсатора. Дело в том, что конденсатор находится под высоким напряжением (2 кВ), и поэтому после выключения СВЧ-печи требуется его разряд. Это предохранительная мера. Также бывает, что резистор внутри конденсатора перегорает, и конденсатор не разряжается. Поэтому перед проведением ремонта микроволновки рекомендуется принудительно разряжать конденсатор на корпус.

    Внешний вид высоковольтного конденсатора 1.0µF * 2100V AC.

  • Высоковольтный диод (H.V. Diode) является комбинированным элементом и состоит из целой вереницы последовательно включенных диодов. Это позволяет составному диоду работать с высоким напряжением. Но в этом кроется подвох. Дело в том, что протестировать такой диод стандартной методикой проверки не удастся. Мультиметр просто не сможет «открыть» такой диод из-за того, что пороговое (прямое) напряжение отпирания (V

    F) диодов складываются. В результате в прямом и обратном включении высоковольтный диод будет иметь высокое сопротивление.

    Так, например, для диода HVR-1X3 максимальное прямое напряжение (VF) составляет 11V. Если учесть, что обычно падение напряжения на переходе в прямом включении (VF) у кремниевых диодов составляет 1 — 1.1V, то получается, что в диоде HVR-1X3 ориентировочно смонтировано 10 последовательно включенных диодов.

    Максимальное постоянное обратное напряжение такого диода — 12kV!

  • В некоторых микроволновых печах параллельно высоковольтному конденсатору устанавливается фьюз-диод (защитный диод). По сути, фьюз-диод — это двунаправленный высоковольтный супрессор.

    Он служит для того, чтобы защитить конденсатор от завышенного рабочего напряжения, которое чревато выходом из строя последнего. Но на практике чаще бывает так, что он сам и выходит из строя. В таком случае ремонтники просто удаляют его из цепи, как ненужный аппендикс. На деле оказалось, что микроволновки прекрасно работают и без такого диода.

Для тех, кто желает более детально разобраться в устройстве СВЧ-печей, подготовлен архив с сервисными инструкциями микроволновых печей (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). В инструкции приведены принципиальные схемы, схемы разборки, рекомендации по проверке элементов, список комплектующих.

Также рекомендуем ознакомиться с книгой «Ремонт микроволновых печей».

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

принцип работы, устройство, интересные факты

Микроволновая печь, или микроволновка, является почти непременным атрибутом любой российской кухни. Почему этот бытовой прибор настолько распространен? Дело в его быстроте — время разогрева в микроволновой печи измеряется в секундах, тогда как на плите это займет куда больше времени. Удобство тоже играет немаловажную роль — микроволновка невелика по размерам и поместится даже в самой маленькой «хрущевке». А если плиты нет и нет возможности ее поставить? Микроволновка во многом может ее заменить!

Как микроволновка появилась на свет

«Отцом» микроволновой печи по праву считается американский физик Перси Спенсер. Он разрабатывал излучатели сверхвысоких частот, и во время своих экспериментов обратил внимание, что органика под воздействием СВЧ разогревается. Как именно это произошло, история умалчивает, однако есть две наиболее распространенные версии: по одной из них, он по рассеянности забыл на включенном приборе бутерброд, а когда вспомнил о нем, он уже был сильно разогрет. Вторая версия утверждает, что Спенсер носил в кармане шоколадку, которая закономерно растаяла под влиянием сверхвысоких частот.

Использование в быту

Так или иначе, обнаружив «продовольственные» свойства СВЧ-излучения в 1942 году, уже в 45 физик получил на свое изобретение патент. А уже через два года, в 1947-м, американские военные разогревали в микроволновой печи свои завтраки, обеды и ужины. Что бы ни делала микроволновка, принцип работы ее механизма военных не волновал — главное, что она давала быстрый результат. Правда, микроволновка в 40-е была еще «не та» — вес прибора превышал 300 килограмм!

Далее за дело принялась фирма Sharp — уже в 62-м она выпустила «в народ» первую модель потребительской микроволновой печи. Особенного всплеска интереса она не вызвала, потому что покупателей отпугивало использование СВЧ-излучения. В дальнейшем этой же компанией была изобретена «вращающаяся тарелка», а в 79-м — система электронного управления.

Из чего состоит СВЧ-печь?

Микроволновая печь состоит из нескольких обязательных деталей:

  1. Трансформатор.
  2. Магнетрон в микроволновке — собственно, излучатель сверхвысоких частот.
  3. Волновод, за счет которого происходит передача излучения к изолированной камере.
  4. Металлизированная камера — место, где и разогреваются продукты.

Дополнительными элементами микроволновки являются: вращающаяся подставка для более равномерного разогревания пищи, электроника для управления различными режимами, таймером, вентилятор.

Каким образом микроволновка греет пищу?

Несмотря на кажущуюся «магию», которой обладает микроволновка, принцип работы абсолютно научен и логичен. Практически в любой пище содержится молекулы воды и других элементов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд. При отсутствии магнитного поля заряды в молекулах располагаются произвольно, хаотически. Сильное же магнитное поле мгновенно организует электрические заряды — они становятся направлены строго в соответствии с ходом линий магнитного поля.

Особенность СВЧ-излучения в том, что оно «переворачивает» дипольные молекулы не просто быстро, а невообразимо — почти 5 миллиардов раз в секунду! Молекулы перемещаются в соответствии со сменой магнитного поля, а высочайшая скорость «переключения» буквально создает эффект трения. Именно благодаря этому продукты в микроволновой печи разогреваются за несколько секунд.

Типы микроволновых печей

Какие же бывают микроволновки и чем они между собой различаются:

  1. Соло-печь, или микроволновка обыкновенная. Относится к самым бюджетным моделям и предназначена только для размораживания и подогрева пищи. Как правило, такие СВЧ-печи имеют механическое управление и довольно надежны, поскольку ломаться особо нечему.
  2. СВЧ с грилем и конвекцией. Эти функции микроволновки идут как вместе, так и порознь. Гриль представляет собой дополнительный нагревательный элемент, который расположен чаще всего под потолком камеры, и вращающийся вертел. Конвекция — это циркуляция горячего воздуха внутри камеры, что обеспечивает дополнительный и более равномерный разогрев пищи. Такие микроволновки, как правило, относятся к средней ценовой категории и работают как на механическом, так и на электронном управлении.
  3. Многофункциональные СВЧ-печи. Множество режимов, само собой, конвекция и гриль, функция пароварки, а также еще целый набор кулинарных решений для вашей кухни. Разумеется, такие серьезные бытовые приборы относятся к категории дорогих и управляются с помощью сложной электроники.

Несмотря на отличие в деталях, СВЧ-печь за 20 долларов и за 200 — это все та же микроволновка. Принцип работы тот же.

Чем еще отличаются друг от друга микроволновки?

  1. Объемом. Бытовые СВЧ-печи друг с другом разнятся, но не слишком сильно. А вот промышленные микроволновки совсем другие — в них можно разогревать сразу несколько десятков порций.
  2. Тип гриля. Он может быть керамическим, кварцевым или тэновым. При одинаковой смысловой нагрузке различаются между собой деталями: например, кварцевый гриль разогревает равномерней и тратит меньше электричества, но тэновый может работать интенсивнее, а также его проще отмывать.
  3. Способ покрытия внутренних стенок. Их тоже несколько — покраска под эмаль, прочная эмаль и специальные покрытия (биокерамика и антибактериальное). Покраска — самое дешевое и недолговечное, эмаль уже получше, хотя длительное и интенсивное использование также приводит его в негодность. Специальные покрытия можно назвать вечными. К недостаткам относятся высокая цена и хрупкость по отношению к ударным нагрузкам. И да, есть еще нержавейка — отличный вариант для тех, кто не готов слишком сильно раскошеливаться ради микроволновки. Прочное, надежное, прекрасно выглядящее покрытие с легкостью выдерживает длительные и интенсивные нагревания. К недостаткам нержавейки следует отнести сложности в отмывании — несколько чисток абразивными средствами создают на ее поверхности сеточку микроцарапин, в которые пригоревший жир «вцепляется» всеми своими молекулами.
  4. Виды управления. Их всего три — механика, кнопки, сенсорная панель. Механика дешева, проста в использовании, надежна, недостаток — точность выставления времени. Кнопки чуть чаще ломаются, но зато время можно выставить секунда в секунду. К недостаткам можно отнести скапливающуюся на элементах управления грязь, что требует дополнительного времени для оттирания. Сенсор — красиво, стильно, грязь не скапливается, можно программировать процесс приготовления еды. Недостатки — ломается чаще других, стоит ощутимо дороже. Ремонт микроволновок, особенно дорогих, услуга недешевая, поэтому стоит подумать: а стоит ли брать с сенсором?
  5. Режимы работы СВЧ-печи. Их может быть от 3-4 в дешевых моделях, до 10-12 в самых дорогих. Из основных режимов можно выделить следующие: полный режим — жарка мяса, запекание овощей. Средне-высокий, 3/4 мощности — быстрое разогревание нетребовательных продуктов. Средний — варка супов, приготовление рыбы. Средне-низкий, 1/4 мощности — разморозка продуктов, «мягкий» разогрев продуктов. Самый малый, около 10% мощности, предназначен для размораживания «капризных» продуктов вроде томатов, и поддержания в теплом виде уже горячих продуктов.

Допфункции СВЧ-печей

Одной из самых интересных дополнительных функций для микроволновой печи является подача горячего пара. Это дополнение не дает продуктам пересыхать, а также они готовятся значительно быстрее. Сюда же можно добавить проветривание камеры — несмотря на кажущуюся незначительность, для многих хозяек эта функция стала спасительной — теперь у них овощи не пахнут рыбой, а рыба — яблоками.

Разделители камеры. Различные решетки позволяют готовить несколько порций одновременно. К недостаткам этой функции можно отнести отсутствие вращение, что делает разогрев пищи менее равномерным.

«Крисп» — специальная тарелка для микроволновки, позволяет готовить в ней так же, как на сковородке. Изготовленная из жаропрочного сплава, она «держит» температуру до 200 градусов.

Слюда. Зачем слюда в микроволновке? Она оберегает волновод от различных загрязнений, и увеличивает срок службы прибора.

Функция двойного излучения. Как работает такая микроволновка? Устройство и принцип работы такой СВЧ-печи отличаются только наличием двух источников высокочастотного излучения. Это позволяет добиться более качественного и равномерного прогревания пищи.

Встроенная кулинарная книга. Недешевая функция, но для тех, кто любит вкусно поесть, не тратя на это больших временных и интеллектуальных затрат, это самое оно.

Необходимые правила безопасности при использовании СВЧ-печи

Довольно часто обывателей волнует вопрос о том, не опасна ли для здоровья микроволновка. Принцип работы ее, конечно, основан на СВЧ-излучении. Но бояться этого не нужно.

Полностью исправная микроволновая печь представляет не большую опасность для потребителя, чем компьютер или телевизор. Вопреки стойким мифам, излучение от микроволновки не является радиоактивным или канцерогенным, и микроволновка после пары месяцев работы не начинает «фонить».

СВЧ-излучение в действительно может нанести серьезный ожог, но чтобы добиться этого от своей домашней микроволновки, придется попотеть — даже самые дешевые модели оснащаются многоуровневой защитой. И, например, засунуть руку во включенный прибор не получится — автоматика сразу же отключит питание.

Какую посуду стоит использовать в своей микроволновой печи

Лучше всего, если тарелка для микроволновки, которую вы собираетесь использовать в СВЧ-печи, будет специализированной, с соответствующей маркировкой. К ней относятся, например, наборы посуды из жаропрочного стекла. Если же у вас под рукой нет такой, то обратите внимание на следующие рекомендации:

  1. Стекло. Отличный материал для микроволновки, если он не слишком тонкий, и отсутствуют трещины и сколы.
  2. Фарфор и фаянс. Подходящие материалы, в том случае, если они полностью покрыты глазурью и не покрашены металлизированной краской. Опять же, фарфоровая или фаянсовая посуда не должна иметь механических повреждений.
  3. Бумага. Подходящий материал, но с допущениями — бумага должна быть плотной, не окрашенной, и лучше не использовать ее в течение долгого времени.
  4. Пластик. Да, но только специализированный. Сегодня многие фирмы выпускают целые линейки пластиковых контейнеров для разогрева в микроволновых печах. Идеальный вариант для офисного работника, который не хочет разоряться на бизнес-ланчи и походы в кафе.

Самая неподходящая тарелка для микроволновки — металлическая. От высокочастотного излучения она начинает искрить, а это вскоре отправит вас искать заведение, где осуществляют ремонт микроволновок.

Как ухаживать?

В этом вам поможет инструкция к микроволновке. В ней указано, какими специальными моющими средствами ее следует чистить. Недостатка в них нет, а покупать их стоит сразу, с микроволновкой. Не стоит затягивать с уборкой — многократно нагретый и спрессованный жир на стенках камеры вам придется мучительно долго оттирать, проклиная все на свете, а ежедневная уборка будет сводиться к нескольким легким движениям тряпкой. Если вы все же добились образования «древних отложений», то перед мытьем поставьте в печь стакан воды на минуту и включите максимальный режим. Жир и грязь набрякнут и отмоются в разы легче.

Немного юмора…

Одна дама в США выиграла судебное дело после того как «посушила» в микроволновой печи свою кошку. В исковом заявлении она указала, что не знала о том, что «нельзя сушить кошек в микроволновке».

Несмотря на общеизвестный факт о том, что сырые куриные яйца в микроволновке взрываются, энтузиасты по всему миру стараются придумать способ обойти эту проблему — проколоть дырку в скорлупе, завернуть в специальную пленку. Но, несмотря на все их усилия, яйца все равно взрываются.

Недавно взорвало интернет фейковое сообщение о том, что новую модель айфона можно подзарядить от микроволновки. Неизвестно, сколько владельцев смартфонов повелось на этот розыгрыш, но десятки фото с раскуроченными айфонами говорят сами за себя.

устройство и схема микроволновки, как работает СВЧ, действие физики, частота

Благодаря микроволновой печи можно легко и быстро разогреть любое блюдо Микроволновая печь (СВЧ), в настоящее время, пользуется большой популярностью, она является самым востребованным кухонным прибором. С помощью микроволновой печи можно не только разогреть или приготовить еду, но и произвести размораживание продуктов и даже продезинфицировать некоторые кухонные принадлежности, не содержащие металл. Данный прибор стал сегодня совершенно обыденным.

Устройство микроволновой печи: основные элементы конструкции

Микроволновая печь – это бытовой электрический прибор, который предназначен, в основном, для приготовления или же подогрева пищи в быстром режиме. Используют микроволновки и некоторых производствах, где нужно разогревать необходимых материалов.

Микроволновая печь, несмотря на небольшие размеры, состоит из множества деталей

В отличие от обычных печей, разогрев разных продуктов в данном устройстве происходит довольно-таки быстро, так как радиоволны способны проникать глубоко внутрь продуктов. Это кардинально сокращает разогрев любого продукта и способствует сохранению всех полезных веществ в нем.

Устройство всех СВЧ-печей состоит, как правило, из одинаковых компонентов. Конструкция микроволновок имеет основные и вспомогательные элементы. Внешний вид этих приборов может быть очень разнообразным. Размеры, расцветки и функции могут отличаться, у каждой отдельной печи, они могут быть разными.

Строение микроволновой печи:

  • Камера, оснащенная вращающимся подиумом;
  • Магнетрон, является главным элементом – СВЧ-излучатель;
  • Трансформатор;
  • Металлический корпус с дверцей, которая блокируется при работе прибора;
  • Схема управления и коммуникаций;
  • Волновод.

Так же внутри микроволновка должна быть оборудована вентилятором. Назначение его очень велико, так как без него не будет работать сам прибор. Такое устройство обеспечивает прекрасную работу магнетрона и охлаждает электронные схемы.

Как работает микроволновая печь: ее разновидности

Работа микроволновой печи очень проста, она основана на СВЧ-излучении. Сердцем каждой микроволновки является такой элемент, как магнетрон. Он и есть источником излучения. Частота микроволн составляет примерно 2450 мГц, а мощность современных микроволновок может равняться 700 – 1000 Вт. Работает такая печь от электричества.

Микроволновая печь равномерно со всех сторон нагревает блюдо

Чтобы магнетрон хорошо работал и не перегревался, рядом с ним устанавливают вентилятор. Он же и занимается циркуляцией воздуха внутри самой печи и способствует равномерному обогреву пищи или продуктов.

Микроволны попадают в печь по волноводу, а затем стенки, которые изготовлены из металла, отражают само магнитное излучение. Излучение, проникая глубоко в продукты, заставляют их молекулы очень быстро двигаться. Эти действия способствуют трению, вследствие чего и выделяется тепло (присутствует физика). Это тепло и будет разогревать продукты.

Разновидности электроприборов:

  • С грилем;
  • Печь с конвекцией;
  • Устройство с инверторным управлением;
  • Прибор с микроволнами, которые распределяются равномерно;
  • Мини-микроволновка.

Главное достоинство всех микроволновок – это дизайн. Рынок предоставляет огромный выбор приборов, можно выбирать, как модель стильную, так и эргономичную. Описание этих моделей позволит вам выбрать понравившуюся модель, которая станет не просто украшением кухни, а и его изюминкой. Примером может стать микроволновка фирм Самсунг.

Блок управления: принцип работы микроволновки

У каждой микроволновки есть такой немало важный элемент, как блок управления. Он в свою очередь выполняет две основные функции: поддерживает заданную мощность и отключает прибор, когда установленное время истекло. На сегодняшний день, технологии разработали новый вид этого элемента – электронный.

Сегодня электронный блок может поддерживать не только основные свои функции, но и некоторые дополнительные. Некоторые из них нужные, а другие совсем не понадобятся. У многих современных моделей есть наличие гриля, им так же управляет блок управления.

Среди преимуществ микроволновки стоит отметить небольшую цену и длительный срок службы

 На сегодня, командный блок оснащен разными микропроцессорами, которые, в свою очередь, поддерживают функциональность других программ. Поэтому блок питание и может отвечать за работу дополнительных функций.

Дополнительные сервисные функции:

  • Встроенные часы;
  • Индикатор мощности;
  • Автоматическая разморозка;
  • Звуковой сигнал, который определяет законченную операцию.

Электронный блок тесно связан с индикаторной панелью и клавиатурой. Важнейшей деталью такого блока является релейный блок. Он отвечает за работу вентилятора, конвектора, встроенной лампы и даже магнетрона.

Частота микроволновки: магнетрон и его составляющие

Принцип работы СВЧ-печи заключается в том, что магнетрон при включении микроволновки, начинает выделять энергию, а затем уже она преобразовывается в тепло. Это тепло идет на обогрев продуктов. Магнетрон переводится, как электровакуумный диод, который состоит из медного анода. Это самая дорогая деталь печи.

Разогрев пищи, которая находится внутри микроволновки, происходит под воздействием электромагнитного излучения, то есть радиоволн сверхвысокой частоты. За счет того, что радиоволны проникают внутрь разогреваемого продукта глубоко, он подогревается очень быстро и эффективно.

Если магнетрон поломался, то без наличия соответствующего опыта самостоятельно починить его достаточно сложно

Расшифровка магнетрона – это устройство, которое производит огромное количество теплоты, за счет частоты излучения. Частота излучения равняется 2,4 ГГц. Коэффициент полезного действия (КПД) магнетрона составляет 80%, а потребляемая мощность данного вида печи при излучении может составлять 1100 Вт.

Устройство магнетрона состоит из таких деталей:

  • Цилиндрический анод – это его основа, состоящая их 10 секторов, каждая из них сделана из меди;
  • В центре располагается катод с нитью накаливания;
  • Торцевые части заняты магнитами, они создают необходимое для излучения магнитное поле;
  • Выведенная к антенне, которая излучает энергию, проволочная петля.

С помощью антенны-излучателя энергия попадает сначала в волновод, а затем в камеру печи. Напряжение, которое поступает к аноду, составляет 4 тыс. Вт, нити накала – 3 тыс. Вт. Корпус магнетрона находится в радиаторе из пластика, где встроенный вентилятор, обдувает его воздухом, а специальный предохранитель отвечает за его перегрев.

Устройство и принцип работы микроволновой печи (видео)

 

Автор:
Сергей Владимирович, инженер-электрик.
Подробнее об авторе.

Исследования показали, что микроволновка наносит вред здоровью человека

Наносит ли микроволновка вред здоровью человека!

Вредна ли микроволновка и как она влияет на пищу – наверняка вы не раз задавались этим вопросом.

Вред и польза микроволновой печи становятся предметом обсуждений ученых уже не один десяток лет. Для того чтобы понять, как именно работает микроволновка, разберемся, как и где она была изобретена. Изобрели микроволновку в Германии во время Второй мировой войны. Приспособление для быстрого приготовления и разогрева было предназначено для того, чтобы оптимизировать работу армии так, чтобы на приготовление еды уходило как можно меньше времени.

Со временем нацистами было выявлено, что СВЧ-печи влияют на здоровье не самым лучшим образом, и им пришлось отказаться от ее использования. В 1943 году исследования по устройству СВЧ-печи попали в руки американцев и русских. Американцы засекретили материалы, а русские ученые в нескольких исследовательских институтах Урала, а также в Радиотехнологическом институте в Белоруссии тщательно изучили диковинное изобретение. В частности, ученые посвятили свои работы именно влиянию СВЧ-печи на здоровье человека.

Исследования российских ученых завершились тем, что в СССР издали закон, запрещающий использование печи такого рода, из-за того что они представляли биологическую опасность. Также в Советском Союзе было издано предупреждение, которое разослали по всем крупным странам, о том, что устройства, выполненные аналогичным с СВЧ-печами образом, опасны не только для здоровья живых существ, но и для окружающей среды в целом.

Ученые не остановились на достигнутом и изучили несколько тысяч человек, которые работали рядом с радарными установками, которые также излучали волны. Полученные во время исследования результаты были настолько серьезными, что в Советском Союзе были установлены специальные ограничения по количеству микроватт на 1 человека. Миф или реальность вреда от микроволновок мы выясним немного дальше.

Принцип работы

Микроволновая печь излучает энергию. Так, она издает электромагнитные излучения на сверхчастотах. Эти излучения состоят как из миллиметровых, так и из сантиметровых радиоволн, длина которых равна от 1 мм до 30 см.

Микроволны по воздействию на человека схожи со световыми волнами, а также с радиоволнами. Микроволны перемещаются со скоростью примерно 300 км/сек. Так, если говорить о современных технологиях, то микроволны используются не только для СВЧ-печей, но и для телефонной связи, теле-и радиотранслирования, а также для работы Интернета через спутники.

Микроволновка состоит из некоторых опасных элементов, главным из которых является магнетрон, прибор, который преобразует электричество в микроволновое излучение, которое воздействует на молекулы пищи. Так, микроволны буквально «бросаются» на молекулы воды в еде и вода начинает вращаться так быстро, что за счет создаваемого трения нагревается сама еда.

Трение между молекулами воды и остальными молекулами в пище разрывает и деформирует еду изнутри. На научном языке этот процесс называется структурной изометрией. Если говорить простым языком, то микроволновка вызывает изменения в еде на молекулярном уровне, что нашло научное подтверждение во множестве лабораторных испытаний.

Почему вредна микроволновая печь

Наверняка вы слышали о влиянии мобильного телефона на мозг человека. Так же как и микроволновка, он работает на микрочастотах. Итак, чем же так опасна микроволновка и вредно ли разогревать пишу в ней?

Информационная составляющая СВЧ-печей

Информационная составляющая по-научному называется торсионным полем. Так, основным фактором, из-за которого ученые пришли к выводу, что СВЧ-печи опасны для здоровья человека, является именно торсионная составляющая излучения. По мнению экспертов из Франции, России и Швейцарии именно из-за этого компонента у многих людей начинает болеть голова, возникает бессонница, склонность к раздражительности.

Кроме всего прочего, не стоит забывать и о том, что микроволновка излучает сверх высокие частоты. Частое и продолжительное влияние этих частот пагубно сказывается на тех органах человека, в которых отсутствуют сосуды. Так, если организм нагревается, то кровь способствует снижению нагрева посредством того, что разносит тепло по организму и остужает его. В некоторых же органах, например, в хрусталике, сосудов нет, и такой нагрев способствует снижению функционирования этих частей тела. Так, например, хрусталик темнеет, и этот процесс обратить нельзя.

Влияние на пищу

Мы уже упомянули о том, что структура молекул пищи меняется под воздействием СВЧ-излучения. Атомы приобретают или теряют электроны, за счет чего ионизируются, а это меняет полностью структурный состав пищи. СВЧ-печь можно с легкостью назвать «создателем» новой пищи, т. к. она полностью разрушает еду на клеточном уровне. СВЧ-печь создает так называемые радиолитические соединения, которые способствуют возникновению молекулярной гнили. Да, да, той самой молекулярной гнили, которая возникает по причине повышенной радиации.

Давайте разберем несколько примеров последствий воздействия микроволновки на продукты:

мясо приобретает в свой состав несколько новых канцерогенов;

молоко и хлопья (например, геркулес), также насыщаются канцерогенами;

если вы размораживаете в микроволновке овощи и фрукты, то будьте готовы к тому, что вместо полезных элементов вы получите глюкозиды и галактозиды, именно те частицы, которые содержат в себе канцерогенные элементы;

При разморозке растений в них распадаются глюкозиды, галактозиды и нитрилозиды; Даже на простое коровье или даже человеческое молоко микроволновка действует негативно. Так, полезные для вскармливания ребенка аминокислоты превращается в изомеры, которые наносят непоправимый вред нервной системе, а также некоторым органам желудочно-кишечного тракта.

Чем вредна СВЧ-печь для человека

Пришло время разобрать вред микроволновки для здоровья человека. Только представьте себе: все ваши головные боли, нервозность, снижение или повышение артериального давления и даже онкология могут быть следствием работы обычной микроволновки! Что еще может вызвать это изобретение?

Проблемы со зрением. Мы уже выяснили, что микроволновка испускает «горячие» волны, которые пагубно воздействуют на те органы, в которых отсутствуют сосуды. Так, излучение влияет на хрусталик глаза: он мутнеет, и у человека развивается катаракта. Соответственно СВЧ-излучение имеет влияние на человека крайне негативное.

Нервные расстройства, бессонница, раздражительность.

Потеря волос, ухудшение состояния ногтей и прочие «невзгоды», связанные с потерей природной красоты организма. Все эти проблемы – это последствия радиации.

Аппендицит, гастрит, язвы и прочие проблемы с желудочно-кишечным трактом только лишь из-за того, что мы едим пищу, структура которой просто не существует в натуральной, нерадиоактивной природе.

Проблемы с репродуктивной функцией из-за воздействия радиации.

Пища с измененной структурой повышает риск образования раковых клеток.

Конечно, вред микроволновки полностью зависит от того, насколько часто вы едите приготовленную в ней пищу, как часто вы находитесь рядом с ней в процессе работы. Согласно мнению ученых, человек начинает замечать негативное влияние данной техники только через 12-15 лет после ежедневного использования. Таким образом, можно пользоваться микроволновкой без вреда до 10 лет. Соответственно вред микроволновки для человека, которому сегодня 20 лет, проявится только тогда, когда ему будет 32-35.

Приведем еще несколько примеров, для того чтобы продемонстрировать вред СВЧ-печей.

Радиация и гемоглобин

Несколько лет назад было проведено обширное исследование, показавшее, что люди, которые предпочитают употреблять овощи и фрукты, прошедшие первичную обработку в микроволновке, обладают немного другим составом крови, нежели те, кто не имеет дома микроволновую печь.

Так, прежде всего, микроволновое излучение влияет на содержание гемоглобина в крови: у подопытной группы он был значительно ниже, чем у тех людей, которые предпочитают с СВЧ-печью не иметь дел. Также СВЧ-излучение повышает холестерин, что чревато возникновением бляшек и тромбов.

Протеины и СВЧ-излучение

Все мы знаем, что протеины – это основа всего живого. Без белка не было ничего на свете. Как мы уже выяснили, микроволны меняют атомы, в том числе атомы и в аминокислотах, которые буквально встраиваются при употреблении пищи в протеины. Таким образом, микроволны косвенно влияют на каждый белок, который находится в нашем теле.

Ослабление организма

Генетика в своем развитии вышла уже на достаточно высокий уровень. Чтобы дать веществу легче проникнуть через мембрану клетки, ее предварительно облучают волновым излучением. Мембрана слабеет и в отдельных случаях даже ломается, и нужное нам вещество спокойно проникает внутрь клетки. Только представьте, что все клетки вашего организма слабеют из-за СВЧ-излучения. Так, они легче пропускают внутрь вирусы и бактерии, а также прочие микроорганизмы, которые вызывают многие неприятные заболевания.

9 правил использования СВЧ-печи без риска

Рейтинг автора

Написано статей

Просмотров: 243

Опубликована: 17-10-2018

Изменена: 25-10-2018

Время на прочтение: 4 минут

У этой статьи: 1 комментариев(я)

Первая микроволновая печь была продана полвека назад. Но до сих пор можно стать невольным свидетелем или участником жаркого спора о вреде и пользе СВЧ. Противники стращают всех пагубным электромагнитным излучением, а сторонники, посмеиваясь, наслаждаются преимуществами бытовой техники. Мы не собираемся переубеждать ни тех, ни других. Вооружившись здравым смыслом первых, а также опытом и находчивостью вторых, мы создали небольшой список правил, как пользоваться микроволновкой максимально безопасно, комфортно и с пользой.

Правило первое — грамотная установка

Правильная установка поможет избежать поломки, короткого замыкания, пожара и даже взрыва.

На что стоит обратить внимание:

  1. Прочная, ровная, устойчивая, подходящая по размеру поверхность для установки. Вы должны быть уверены, что устройство не упадёт, не накренится.
  2. Отдельная заземлённая розетка. Микроволновка — довольно мощный прибор. Заземление обезопасит вас при перегрузке сети, замыкании.
  3. Свободная вентиляция. Не придвигайте печь плотно к стене, оставляйте зазор минимум 15 см, чтобы избежать перегрева. Если вы устанавливаете прибор в шкаф — просверлите в задней стенке вентиляционные отверстия.
  4. «Конфликт» бытовых приборов. Микроволновка на холодильнике заставит его работать на полную мощность, чтобы охладить продукты. Возле телевизора или радиоприёмника будет создавать помехи электромагнитными волнами. А стиральная машинка, отжимая ваши любимые джинсы под печкой, легко может расплескать свежеразогретый супчик.

Правила чистоты

Правильный, своевременный уход поможет избежать многих поломок и проблем:

  1. После каждого использования протирайте внутреннюю поверхность печи влажной, чистой тканью, губкой.
  2. Для ухода применяйте специализированные мягкие средства.
  3. Не используйте хлор, щёлочь и другие агрессивные, абразивные средства для чистки.
  4. Не царапайте эмаль, слюдяную пластину грубыми щётками.
  5. Периодически вытаскивайте для чистки все внутренние съёмные детали: решётки, поднос, крестовину — на них тоже скапливается жир и грязь.
  6. Не забывайте вовремя протирать, пылесосить вентиляционную решётку, чтобы она не закупорилась пылью и жиром.

Экстренная чистка

Вы пренебрегли правилами эксплуатации и у вас взорвался один из ингредиентов будущей трапезы? Ликвидировать последствия доблестной гибели помидора или сардельки помогут проверенные хитрости. Поставьте  в печь ёмкость с водой, предварительно добавив в неё, на выбор, небольшое количество соды, лимонный сок, лимонную кислоту  или уксус. Грейте пять минут. Влага осядет на стенках, размягчит засохшие остатки, вы легко сможете удалить их мягкой губкой. Не злоупотребляйте этим способом — кислота может постепенно разрушить эмаль, придётся сдать микроволновку в утиль раньше срока. Поэтому — только для экстренных случаев! Всегда выключайте перед ручной чисткой прибор из сети.

Инструкция и ещё раз инструкция!

Некоторые инструкции по эксплуатации занимают в коробке больше места, чем сам прибор, и читать их довольно утомительно. Но осваивать бытовую технику методом научного тыка — тоже не лучший вариант, можно поломать или пострадать. Поэтому не пренебрегайте полезным документом, ведь каждая модель в чём-то уникальна. Тем более к каждой микроволновке прилагается табличка с указанным временем размораживания и приготовления распространённых продуктов, рецепты быстрых и полезных блюд, которые можно приготовить именно в вашей печке. А также коды ошибок, разблокировки (если вы не помните, как разблокировать защиту от детей). Если по какой-то причине у вас нет этой замечательной книжечки, можете бесплатно скачать в интернете. Вам могут пригодиться ссылки на ресурсы https://mnogo-dok.ru, http://verttrev.ru/inst/.

Правила использования, универсальные для всех брендов:

  1. Не включайте открытую или пустую микроволновку.
  2. Не ставьте внутрь металлические предметы, посуду с золотистым ободком.
  3. Не разогревайте яйца!
  4. Продукты с плотной оболочкой (колбасные изделия, фрукты, овощи), прокалывайте в нескольких местах.
  5. Не разогревайте детское (взрослое) питание с закрытой крышкой, консервы, соки в вакуумной упаковке.
  6. Накрывайте разогреваемое блюдо специальным пластиковым колпаком.
  7. Надевайте рукавицы-прихватки, перед тем как доставать разогретую еду.
  8. Не сушите в микроволновке домашних питомцев. Поверьте на слово — даже не пытайтесь.
  9. Не пользуйтесь неисправным устройством. Если есть внешние или внутренние повреждения, искры, подозрительные звуки, непредсказуемое поведение — в охапку и в ремонт! Или мастера на дом. Не эксплуатировать, пока официально не устранена причина.

Первое использование — как включить?

Нажмите кнопку Cook, Start (это может быть и сенсорная панель Samsung или LG). У некоторых старых моделей достаточно повернуть циферблат таймера, установить время, чтобы запустить процесс.

Как увеличить мощность?

С помощью кнопок на панели управления. Средний диапазон регулировки от 100 до 1000 Ватт. Чем выше мощность, тем интенсивнее нагрев.

Теперь вы знаете, как пользоваться микроволновой печью, можете смело приступать к эксплуатации. Желаем удачных кулинарных экспериментов!

Принцип работы микроволновой печи — Обзоры приборов

Как известно, использование микроволн для приготовления пищи было изобретено Перси Лебароном Спенсером в 1945 году. Уже в 1947 году была создана первая микроволновая печь, которая весила более 660 фунтов. Но во второй половине 20 века специалисты неоднократно обсуждали безопасность приготовления в микроволновой печи, что, конечно же, ограничивало распространение этих устройств. Ограничивающим фактором в тот период была и невозможность использования традиционной металлической посуды.

Но сегодня эти две проблемы полностью решены. Компании предлагают огромный ассортимент специальной пластиковой и стеклянной посуды для СВЧ по доступной цене, а многочисленные исследования неоднократно доказывали полную безопасность современных моделей. Более того, надежное дверное экранирование полностью исключает проникновение в помещение мощного СВЧ-излучения.

Однако есть простой способ самостоятельно проверить качество дверной заслонки. Достаточно вставить в камеру мобильный телефон, закрыть дверь и набрать ее номер.Отсутствие связи будет убедительным доказательством надежности дверной заслонки. Тем не менее, знание принципа работы микроволновой печи может дополнительно снять подозрения о возможном вреде от ее использования.

Технические характеристики современных моделей варьируются в широком диапазоне, что влияет на их функциональность, цену и, соответственно, выбор оптимальной микроволновки.

Принцип действия

Как известно, микроволновая печь использует бесконтактный нагрев за счет преобразования электромагнитной энергии в тепло.

Традиционные методы приготовления предполагают подвод тепла к поверхности пищи. Дальнейшее тепло распределяется внутри за счет теплопроводности. Процесс разогрева пищи в микроволновой печи принципиально отличается. В этом случае тепло внутри пищи генерируется с помощью молекул воды.

Следовательно, скорость объемного нагрева микроволнами значительно выше.

Микроволновое излучение не вызывает химических изменений в пище и сохраняет от 75 до 98% витаминов в пище.Для сравнения: обычная термообработка обеспечивает сохранность всего 35-60%.

Основные компоненты

Микроволновая печь содержит:

— рабочая камера с экранированной дверцей;

— трансформатор высоковольтный для питания магнетрона;

— схема включения и управления;

— магнетрон для генерации микроволнового излучения;

— волновод для передачи излучения от магнетрона к камере.

Схема демонстрирует их традиционное размещение.

Вспомогательные элементы:

— поворотный стол увеличивает равномерность нагрева;

— цепь управления; p>

— вентилятор для охлаждения магнетрона и вентиляции камеры.

Процесс работы

СВЧ-генератор называется магнетроном и является основным элементом устройства. Специальный трансформатор — стабилизатор — самый дорогой элемент.

Обеспечивает питание магнетрона. Его номинальное рабочее напряжение на высоковольтной обмотке 2100-2300 В, номинальное напряжение первичной обмотки 3-3.2 В. Но его нет в современных инверторных микроволновых печах, где используется другой принцип управления мощностью магнетрона.

Отличительной чертой таких трансформаторов является высокая индуктивность рассеяния на обмотке высокого напряжения и особая конструкция магнитопровода с магнитными шунтами. Они обеспечивают стабильность высокого напряжения. Это значение изменяется всего на 1,2% при колебании напряжения питания на 10%.

Отдельные элементы магнитопровода свариваются друг с другом для обеспечения бесшумной работы трансформатора.Накопительный высоковольтный конденсатор емкостью от 0,8 до 1,2 мкФ рассчитан на работу при напряжении до 10 кВ.

Прямоугольный волновод используется в качестве линии для передачи энергии от магнетрона к эмиттеру. Излучатель обеспечивает ВЧ-мощность в рабочей камере. Конструкция эмиттера и волновода обеспечивает согласование рабочей камеры с магнетроном. Излучатель возбуждает в камере широкий спектр волн для обеспечения однородности нагрева.

Рабочая камера представляет собой полый прямоугольный резонатор.Размеры внутренних стенок намного больше длины волны. Электромагнитные волны многократно отражаются в камере от ее стенок и образуют многочисленные стоячие волны электромагнитного поля с узлами и пучками.

Пищевая термообработка

Напряженность электромагнитного поля в камере увеличена до уровня поглощения микроволновой энергии пищей. Точечный нагрев пищи пропорционален квадрату эффективного значения напряженности электрического поля в данной точке.

Инженеры обеспечивают оптимальное наложение стоячих волн для максимальной однородности нагрева пищи. Но, к сожалению, идеальная однородность нагрева невозможна из-за значительных колебаний диэлектрических свойств и формы блюд и посуды. Поэтому эта проблема решается дополнительными методами.

Сюда входят:

— поворотный стол для пищевых продуктов;

— наложение оси вращения антенны на ось симметрии рабочей камеры;

— несимметричная форма диаграммы направленности;

— крыльчатка вращающаяся с металлическими лопастями, выполняющая функцию мешалки СВЧ потока;

— использование двух излучателей с разветвленным волноводом.

Дверца микроволновой печи

Дверца рабочей камеры является очень важной деталью, поскольку она предотвращает распространение микроволновой энергии на кухне. Поэтому конструкция двери довольно сложная.

Дверь имеет высокочастотную дроссельную заслонку по всему периметру, которая снижает мощность микроволн до безопасного значения. Открытая щель дроссельной заслонки заполнена специальным пластиком, который эффективно поглощает микроволновую энергию.

Конструкция дверцы обеспечивает очень плотное прилегание к плоскости лицевой поверхности рабочей камеры.Установленные официальные требования допускают зазор не более 0,5 мм. В этом случае плотность потока энергии вне СВЧ печи не превышает допустимого уровня — 2,1 мВт / см.

Характеристики

Регулировка мощности обычно осуществляется путем изменения соотношения длительностей пауз и периодов генерации магнетрона. Отсутствие пауз соответствует максимальной мощности. Равенство длительности паузы и периодов генерации соответствует уровню мощности 50% и т. Д.Управление работой магнетрона осуществляется через первичную обмотку трансформатора.

У всех микроволновых печей есть общая черта. Они не предназначены для использования посуды с содержанием металлов из-за риска возникновения индукции тока. Индукционный ток сопровождается искренним и может вызвать дуговой разряд.

Панель управления современных моделей обеспечивает их программирование и отключение устройства при нарушении блокировки дверцы или при повышении температуры магнетрона, трансформатора или в рабочей камере.Органы управления включают электромеханические циферблаты, электронные кнопки и сенсорную панель.

Некоторые встроенные и комбинированные современные микроволновые печи поддерживают управление по Wi-Fi. В ролике демонстрируются возможности умной микроволновки с поддержкой Alexa.

Основы СВЧ | Micro Denshi Co., Ltd.

ГЛАВНАЯ >> Основы СВЧ

1: Знакомство с микроволновой печью

Микроволновая печь — это одна из радиоволн, а радиоволна — из электромагнитных волн.

Поскольку электромагнитная волна распространяется за счет взаимодействия электрического поля и магнитного поля, она также может распространяться в вакууме.

Электромагнитная волна — это волна, состоящая из двух элементов, таких как длина волны и частота. Длина волны равна длине волны от вершины до вершины, частота — это количество волн, которые появляются за секунду.

Скорость электромагнитной волны в свободном пространстве, таком как вакуум и воздух, постоянно составляет 300 000 км в секунду независимо от частоты.Длина волны равна деленному на частоту.

Как показано на рисунке 1, электромагнитная волна называется по-разному в зависимости от частоты. Он используется в различных приложениях в зависимости от их характеристик. Свет — это тоже разновидность электромагнитной волны. Электромагнитные волны с частотой менее 3000 ГГц классифицируются как радиоволны. Радиоволна с частотой от 300 МГц до 300 ГГц (длина волны от 1 м до 1 мм) известна как микроволновая печь.

Микроволновая печь применяется для связи, радиотелескопов для астрономии, системы радиолокационного наблюдения, а также для системы позиционирования GPS, известной как автомобильная навигационная система.Нагревание — еще одно применение микроволн.

Рисунок 1: Применение и классификация электромагнитных волн



2: О частотах, которые можно использовать для микроволнового нагревательного устройства

ITU (Международный союз электросвязи) назначит доступные частоты радиоволн в зависимости от использования. Окончательно это решается законами каждой страны.

Что касается микроволн, которые имеют частоту от 300 МГц до 300 ГГц (длина волны от 1 м до 1 мм), МСЭ выделил частоты для целей промышленного, научного и медицинского использования, как показано в таблице .

433,92 МГц признана частотой ISM в некоторых странах, в первом регионе (Европе).

915 МГц признана частотой ISM во втором регионе (Северная и Южная Америка)

частоты ISM, которые могут использоваться во всем мире, — это частота ISM 2450 МГц или выше.

Таблица 1: ISM-частота микроволнового диапазона

С другой стороны, есть закон со строгими ограничениями, регулирующими утечку радиоволн, чтобы

Избегайте помех при сбоях связи.Однако, например, Закон о радио не

регламентирует предел утечки радиоизлучения для частоты ISM в диапазоне 2450 МГц.

Следовательно, микроволновое устройство, использующее этот диапазон частот (называемое оборудованием ISM), лучше разрабатывать с учетом ограничений безопасности.

Напротив, устройства, которые используют радиочастоты, отличные от частоты ISM, нуждаются в крупномасштабном

противодействие утечке радиоизлучения в соответствии с положениями Закона о радио, например, радиоволна

щиты для помещения установки оборудования или всего здания.

Вот почему различное промышленное отопительное оборудование использует частоту ISM, в том числе домашние микроволновые печи.

2450 МГц — самый популярный среди диапазонов частот ISM

, потому что его можно использовать не только в любых странах мира, но и

также наличие лампы микроволнового генератора, показанной на рис. 2 .

Относительно недорогой магнетрон (мощность: от 300 Вт до 10 кВт)

, компактная конструкция, легкий вес и постоянный магнит

прилагается, также является огромным вкладом в расширение рынка

диапазона 2450 МГц.

Рисунок 2

Магнетрон диапазона 2450 МГц

(мощность 2 кВт с водяным охлаждением)



3: Принцип микроволнового нагрева

Возможно, вы испытали, что не могли смотреть телеканал BS, транслирующий, когда идет сильный дождь. Считается, что наиболее эффективная частота микроволнового поглощения воды составляет около 18 ГГц.

Частота СВЧ 2.45 ГГц (2450 МГц). А частота вещания ТВ БС составляет около 12 ГГц. Вы, вероятно, понимаете причину того, что к настоящему времени не можете смотреть телевидение BS в сильный дождь. Дело в том, что радиоволны BS были поглощены дождем. Мощность радиоволн БС слабая, поэтому дождь не нагреется. Но в принципе, дождевая вода нагревается за счет поглощающей способности радиоволн BS.

В этой главе мы объясняем «Принцип микроволнового нагрева», «Микроволновая мощность, поглощаемая диэлектриком», «Глубина проникновения микроволн в диэлектрик» и «Диэлектрические свойства диэлектрика».

(1) Принцип микроволнового нагрева

IEC (Международная электротехническая комиссия) определяет, что микроволновый нагрев предназначен для нагрева диэлектрических материалов, главным образом, за счет их молекулярного движения и их ионной проводимости под действием электромагнитных волн от 300 МГц до 300 ГГц.

Принцип микроволнового нагрева очень сложен. И это нелегко объяснить, но следующее даст вам общее представление.

«Для колебаний микроволнового поля, например, когда постоянный электрический диполь в диэлектрических материалах следует за колебаниями микроволнового поля несколько позже, т.е.е., к изменению микроволнового поля, в случае постоянного изменения электрического диполя с фазовой задержкой, эта фазовая задержка является сопротивлением изменению микроволнового поля. Затем постоянный электрический диполь будет нагреваться этим сопротивлением. Вкратце: «Постоянный электрический диполь вынужден вибрировать, сопротивляясь этому действию, и выделяет тепло».

Далее следуют пояснения с цифрами:

Принцип микроволнового нагрева описан на Рисунке

.

На рис. 3 показана структура молекул воды, которые рассматриваются как представители постоянного диполя.

Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. У него нет электрического заряда в целом, атом кислорода связан с двумя атомами водорода под углом 104,5 °. Эти атомы получают небольшой заряд каждого минуса (-) и плюса (+), чтобы сформировать диполь.

Рисунок 3 Структура молекул воды (слева)

и изображение постоянного диполя (справа)

Затем, как показано на Рис. 4 , когда нет внешнего электрического поля, он установил баланс.Но когда диполь помещен во внешнее электрическое поле, он повернется навстречу электрическому полю.

1) При отсутствии внешнего электрического поля

2) При наличии внешнего электрического поля

Рисунок 4 Направление диполей под влиянием внешнего электрического поля

Например, когда воду облучают радиоволнами, это означает создание переменного электрического поля.В случае микроволновой печи, вибрация 2450 миллионов раз плюс и минус должна быть заменена в секунду.

На рисунке 5 показан случай, когда на постоянный диполь воды излучается слишком низкая частота радиоволны. В этом случае постоянный диполь будет сразу же следовать направлениям электрического поля. Итак, в этом случае вода не выделяет тепло.

С другой стороны, Рисунок 6 показывает случай, когда на постоянный диполь излучается радиоволна слишком высокой частоты.В этом случае, поскольку электрическое поле слишком быстро меняет свое направление, диполь не сможет следовать за ним. Кроме того, в этом случае вода не выделяет тепла.

Рисунок 5 При слишком низкой частоте радиоволны

Рисунок 6 При слишком высокой частоте радиоволн

В отличие от них, На рис. 7 показан случай, когда на постоянный диполь излучается радиоволна умеренной частоты.В этом случае постоянный диполь немного изменяется за электрическим полем. Во время задержки вода поглощает энергию радиоволн и выделяет тепло. И эта умеренная частота и есть микроволновая печь.

Рисунок 7 При умеренной частоте радиоволн (микроволны)

(2) Формула микроволнового нагрева и диэлектрические свойства материалов

Из приведенного выше описания можно подумать, что микроволновая печь может нагревать только диэлектрические материалы.Однако металл, такой как нержавеющая сталь, оксиды металлов, такие как железный песок, также можно нагревать в микроволновой печи.

Причем, даже для металлического порошка при нагревании микроволны проникают внутрь. Однако для металлической пластины большая часть микроволн будет отражаться, а не проходить.

В этой главе вместо объяснения о металле объясняются «микроволновая мощность, поглощаемая диэлектриком», «глубина проникновения микроволн в диэлектрик», «диэлектрические свойства диэлектрика».

(A) СВЧ-мощность, поглощаемая диэлектриком (теоретическая формула)

Уравнение 1 показывает микроволновую мощность P 1 , поглощаемую диэлектриком, в теоретической формуле.

Уравнение 1

Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала ε и угол диэлектрических потерь диэлектрического материала tanδ показывают характеристики материала (диэлектрика).В уравнении 1 умножение относительной диэлектрической проницаемости ε и угла диэлектрических потерь tanδ известно как коэффициент диэлектрических потерь (также называемый коэффициентом потерь). Этот коэффициент показывает уровень поглощения СВЧ-мощности материалом.

С другой стороны, E в уравнении 1 — это напряженность электрического поля, которая будет определяться конструкцией аппликатора в устройстве, а также условиями диэлектрика в аппликаторе. Таким образом, нет никакого способа узнать действительную напряженность электрического поля в диэлектрике.Чтобы найти микроволновую мощность, поглощаемую диэлектриком, это можно объяснить расчетом, описанным в калориях в (B).

(B) СВЧ-мощность, поглощаемая диэлектриком (расчетная формула для расчета калорий)

В аппликаторе сосуд с жидкостью Вт [г] (при начальной температуре T 1 [℃]) облучается микроволновой мощностью P A [Вт] для t [с] . Затем жидкость становится T 2 [℃].И удельная теплоемкость жидкости составляет ° C, [Дж / (kg ・ K)].

Тогда микроволновая мощность [Вт], поглощаемая жидкостью, определяется по формуле Уравнение 2 . А эффективность нагрева определяется по формуле Уравнение 3 .

Например, когда жидкостью является вода, используя удельную теплоемкость воды 4180 [Дж / (kg ・ K)], можно рассчитать поглощенную микроволновую мощность воды.

Уравнение 2

Уравнение 3

(C) Глубина проникновения микроволн в диэлектрик

Глубина проникновения микроволн от поверхности диэлектрика внутрь определяется как глубина, составляющая 50 % поверхностной мощности.
И формула для глубины проникновения задается формулой Уравнение 4 .

Уравнение 4

(D) Диэлектрические свойства материалов

Мы объяснили, что относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала εr и угол диэлектрических потерь диэлектрического материала tanδ показывают характеристики материала (диэлектрика) на участке (A).

Фиг. 8 — диаграмма характеристик, показывающая относительную диэлектрическую проницаемость ε и угол диэлектрических потерь tanδ различных материалов. В результате грубо говоря, материалы справа вверху, которые имеют большое поглощение глубины проникновения микроволн, являются мелкими, а материалы внизу слева, которые имеют небольшое поглощение глубины проникновения микроволн, являются глубокими.

Рисунок 8: Диэлектрические свойства материала (частота: 2450 МГц)



4: Характеристики микроволнового нагрева

Есть некоторые характеристики микроволнового нагрева, которых нет у других методов нагрева (обычный метод нагрева).Ниже приведены особенности.

・ Внутреннее отопление

・ Быстрый нагрев, Выбор режима нагрева

・ Высокая эффективность нагрева, быстрое реагирование и контроль температуры

・ Равномерность нагрева, Чистая энергия

・ Хорошая рабочая и операционная среда

Опишет каждую категорию ниже

(1) Внутреннее отопление

Как показано на рисунке 9, микроволновая печь будет достигать нагреваемого объекта с той же скоростью света.Затем он входит в объект в виде волны и, поглощаясь, выделяет тепло. Следовательно, как показано на рисунке 10, микроволновое нагревание — это внутренний нагрев.

Рисунок 9: Сравнение скорости передачи (микроволновая печь такая же, как и свет)


(2) Быстрый нагрев

Как показано на рисунке 10, при обычном нагреве температура объекта повышается за счет распространения тепловой энергии от поверхности внутрь (внешний нагрев). С другой стороны, при микроволновом нагреве объект будет генерировать тепло самостоятельно за счет проникновения микроволновая печь.Не нужно думать о теплопроводности. Поэтому возможен быстрый нагрев с помощью микроволн. Хотя объект должен быть достаточно большим для проникновения микроволн, более мелкие предметы также будут нагреваться изнутри на глубину проникновения микроволн. Как показано на рисунке 11, по сравнению с обычным нагревом, который нагревается от поверхности, микроволны все еще будут быстрее для небольших объектов.

Рисунок 10: Микроволновая печь нагревает объект изнутри

Рисунок 11: Быстрый микроволновый нагрев

(3) Выбранный обогрев

При микроволновом нагреве, как показано на рисунке 8, поглощение микроволновой мощности зависит от материала.

Например, на Рисунке 8 боросиликатное стекло продается как стеклянный контейнер, пригодный для использования в микроволновой печи. Когда этот стакан нагревается с водой, нагревается только вода. Это связано с тем, что поглощение микроволновой энергии стеклом игнорируется, поскольку воды составляет всего 3000/1.

Следовательно, как показано на Рисунке 12, когда выбран хороший материал контейнера, микроволновая печь может только нагреть объект, и тепловая эффективность существенно улучшится.

Рисунок 12: Выбранный нагрев

(4) Высокая эффективность нагрева

Микроволновая печь проникает внутрь объекта со скоростью света.И нагреваемый объект сам по себе генерирует тепло. Вы получаете высокую эффективность нагрева, потому что не нужно учитывать тепловые потери воздуха внутри нагревательной печи.

(5) Быстрый отклик и контроль температуры

Микроволновая печь проникает внутрь объекта со скоростью света. И нагреваемый объект сам по себе генерирует тепло. Таким образом, это позволяет быстро реагировать. Например, вы можете запускать и останавливать нагрев мгновенно. Кроме того, регулируя мощность микроволн, вы можете контролировать количество тепловой энергии, генерируемой внутри нагретого объекта.Следовательно, как показано на рисунке 13, вы можете мгновенно реагировать на изменения температуры объекта, чтобы сохранить заданную температуру.

Рисунок 13: Быстрый отклик и контроль температуры

(6) Равномерность нагрева

Каждая часть нагретого объекта выделяет тепло, поэтому даже объекты сложной формы можно нагревать относительно равномерно. Чтобы сохранить однородность нагрева, используется мешалка, поворотный стол и ленточный конвейер для размытия нагрева, связанного с длиной волны.

(7) Чистая энергия

Микроволновая печь не требует среды, потому что она распространяется только за счет изменений электрических и магнитных полей. Он может распространяться в вакууме. Он достигает объекта и проникает внутрь, не нагревая воздух. Нагретый объект выделяет тепло, поглощая микроволновую энергию, чтобы преобразовать ее в тепловую энергию. Поэтому ее можно назвать чистой энергией, потому что она не нагревает воздух во время процесса.

(8) Хорошая работа и рабочая среда

Обычный нагрев требует источника тепла, и температура повышается не только нагретого объекта, но также источника тепла и нагревательной печи.Таким образом, температура в обогревательной печи, оборудованной комнатным оборудованием, повышается из-за лучистого тепла. Это проблема эксплуатации и рабочей среды. С другой стороны, микроволновое нагревание использует электричество только для выработки тепла объекта. Повышается только температура объекта, а не печи. И здесь нет лучистого тепла, поэтому можно поддерживать работоспособность и хорошие рабочие условия.



5: Базовая структура устройства для приложения микроволновой энергии и микроволнового устройства

Электрические устройства, генерирующие микроволны: магнетроны, клистроны, гиротроны.

Магнетрон сравнительно недорог и может генерировать большую мощность. Магнетрон — это тип вакуумной трубки, который также использовался для микроволновых печей домашнего типа. В Micro Denshi мы в основном используем магнетрон диапазона 2450 МГц. Мы производим устройства для применения в микроволновых системах мощностью от 300 до 300 кВт.

(1) Базовая структура устройства подачи мощности СВЧ

На Рисунке 14 показана базовая структура устройства подачи микроволновой энергии.Микроволны, которые генерируются магнетроном, встроенным в генератор ① (осциллятор), передающий волновод, изолятор ③, монитор мощности, волновод-, EH-тюнер, затем достигают аппликатора для нагрева нагреваемого объекта внутри аппликатора.

Здесь микроволновая печь, которая генерируется Генератором, называется бегущей волной (или падающей волной). С другой стороны, микроволновая печь, которая отражается аппликатором, называется отраженной волной (или отраженной волной). И микроволновая мощность, потребляемая в аппликаторе, равна величине отраженной волны, вычитаемой бегущей волной.(Строго говоря, потребление мощности микроволны от тюнера EH до аппликатора)

Рисунок 14 Базовая структура устройства подачи микроволновой энергии

(2) Функции каждого СВЧ-устройства

①Генератор (осциллятор) : Устройство, генерирующее микроволны. Генератор подключен к волноводу (стандарт волновода: WRJ-2 / WRI-22, фланец: BRJ-2 / FUDR22) с открытым соплом.Микроволны, генерируемые магнетроном, распространяются в волноводе и излучаются из сопла.

Следовательно, как показано на Рисунке 14, рабочие испытания необходимо проводить после подключения микроволновых устройств к аппликатору. В противном случае это опасно.

②Изолятор : Устройство, отправляющее бегущую волну непосредственно на аппликатор, поглощает отраженную волну встроенной имитационной нагрузкой, чтобы избежать возврата к генератору.

Отраженная волна, возникающая при вращении поворотного стола и мешалки.Изолятор может уменьшить влияние колебания отраженной волны. Без этих колебаний магнетрон может продолжать стабильную работу. Другими словами, изолятор предназначен для защиты магнетрона

.

③Power Monitor : Устройство, отслеживающее бегущие и отраженные волны микроволновой мощности, распространяющиеся через прямоугольный волновод. Необходимо соблюдать осторожность, когда отраженная волна становится большой, возникает увеличение погрешности.

Монитор мощности

Micro Denshi был разработан, чтобы точно отображать мощность, даже когда магнетрон приводится в действие другим источником питания.

④EH-тюнер : Существует два типа тюнеров: три шлейфа и EH. EH-Tuner рекомендуется для легкой настройки. Регулируя E- или H-тюнер, изменяет фазу и величину микроволнового отражения в секции тюнера. Также можно настроить нулевое отображаемое значение отраженной мощности, регулируя E- или H-тюнер.

Это означает, что, регулируя E- или H-тюнер, генерирует волну с обратной фазой той же амплитуды, чтобы противодействовать отраженной волне.И в результате отраженная волна была отвергнута.

Когда значение отраженной волны мощности равно нулю на дисплее Power Monitor, потребление энергии от тюнера до внутреннего аппликатора увеличивается до максимума. Это условие называется «Соответствие»

⑤Applicator : Нагревательный резервуар, который нагревает помещенный внутрь объект с помощью микроволнового излучения. В зависимости от области применения существуют различные формы, такие как тип партии, тип конвейера, тип волновода и т. Д.

Аппликатор

Micro Denshi был разработан для минимизации отражения, возникающего на стыке волновода.

⑥Волновод : СВЧ (электромагнитная волна) распространяется при взаимодействии электрического и магнитного полей. Микроволны передаются, когда используются металлические трубы с поперечным сечением.

Обычно для оборудования микроволнового нагрева используется стандартный прямоугольный волновод с частотой 2 ГГц и прямоугольным поперечным сечением.(Стандартный волновод: WRJ-2 / WRI-22, фланец: BRJ-2 / FUDR22)

(3) Регулировка согласования аппликатора с мешалкой.

Принцип согласования, описанный в (2) ④, действует в условиях, когда в аппликаторе нет мешалки. Напротив, на Рисунке 14, например, когда есть мешалка (вентилятор мешалки) или поворотный столик внутри аппликатора, это зависит от вращения, положение и величина отражения различаются. Вот некоторые объяснения соответствия в этом случае.

Например, когда внутри аппликатора вращается только мешалка, в соответствии с вращением значение отраженной мощности, отображаемое на дисплее, сильно изменяется. В этом случае отрегулируйте EH-тюнер, чтобы минимизировать отраженную мощность на дисплее. Затем нерегулируемая отраженная мощность поступает на изолятор, который поглощается имитирующей нагрузкой в ​​нем.

На рисунке 14, отражающееся оранжевой пунктирной линией, становится тоньше на EH-тюнере. И он будет поглощен имитацией нагрузки изолятора.На рисунке 14 показано согласование в этом случае.

Кроме того, когда мощность отражения велика, чтобы пройти через монитор мощности, возникнут значительные ошибки. В случае управления бегущей волной путем обнаружения отраженной волны лучше использовать специальные устройства для расчета точной мощности отражения.


Определение характеристик материалов с помощью системы микроволновых волноводов

3.1. Однопортовая калибровка

3.1.1. Калибровка открытого стандарта

Коэффициент отражения S 11 a_sample образца на апертуре зонда (в плоскости BB ‘) следует измерять, как показано на рисунке 9b [8].Однако во время процесса измерения измеряется только коэффициент отражения S 11 m_sample на конце коаксиальной линии (в плоскости AA ‘). Измеренный S 11 m_sample должен быть откалиброван из-за отражения в плоскости AA ‘, которая отделена от образца (в плоскости BB’ ) коаксиальной линией. Таким образом, следует выполнить процесс удаления заделки, чтобы устранить влияние коаксиальной линии.

Рис. 9.

Ошибка сети и конечная коаксиальная линия: (а) оканчиваются по радиоканалу; (б) прекращено тестируемым образцом.

В этом подразделе представлена ​​простая калибровка с открытым стандартом, для которой требуется, чтобы отверстие датчика было открыто для воздуха, как показано на рисунке 9a. Во-первых, S 11m_air для воздуха. Позже отверстие зонда контактирует с испытуемым образцом, и его S 11 m_sample измеряется, как показано на рисунке 9b.Связь между S 11m_air в плоскости AA ‘ и S 11a_air на апертуре зонда BB’ выражается в билинейном уравнении как:

S11aair_11m_11aair_11 + e10e01 − e00e11E1

Аналогично, взаимосвязь между измеренными S 11m_sample и S 11a_sample задается как:

S11a_sample = S11m_sample000 00114 e00e114 e00e1 , e 11 и e 10 e 01 — неизвестные параметры рассеяния сети ошибок для коаксиальной линии.

e 00 — это ошибка направленности, из-за которой не удается полностью принять измеренный сигнал отражения от испытуемого образца в плоскости BB ‘. e 11 является ошибкой согласования источника из-за того факта, что импеданс апертурного зонда в плоскости BB ‘ не является в точности характеристическим сопротивлением ( Z o = 50 Ом). e 10 e 01 — это дефекты отслеживания частоты (или фазовый сдвиг) между плоскостью AA ‘ и плоскостью образца BB’ .Для этой калибровки члены e 00 и e 11 в уравнениях. Предполагается, что (1) и (2) исчезнут ( e 00 = e 11 = 0). Разделив уравнение. (2) в уравнение. (1) дает

S11a_sampleS11a_air = S11m_sampleS11m_airE3

После того, как S 11 m_air и S 11 m_sample , получится фактический коэффициент отражения 4 4 4 908, 908 образец на апертуре зонда, BB ′ можно найти как:

S11a_sample = S11a_airS11m_air × S11m_sampleE4

Стандартные значения коэффициента отражения, S 11 a_air в (4), можно рассчитать по формуле .(5), удовлетворяющие условиям: (DC < f <24) ГГц.

S11a_air = 1 − j (ω / Yo) (Cof − 1 + C1 + C2f + C3f2) 1 + j (ω / Yo) (Cof − 1 + C1 + C2f + C3f2) E5

Символ ω = 2π f и Y o = [(2 π ) / ln ( b / a )] √ ( ε o ε c μ o μ r ) — угловая частота (в рад / с) и характеристическая проводимость (в сименсах) соответственно.Например, комплексные значения C o , C 1 , C 2 и C 3 дюймов (5) для коаксиального зонда с тефлоновым наполнением с 2 a = 1,3 мм, 2 b = 4,1 мм и ε c = 2,06 задаются как [12]:

Co = 5,368082994761808 × 10-7 + j2.320071598550666 × 10-7 (F × Гц) E100000C1 = 3,002820660256831 × 10-14 — j 2,988971515445163 × 10-16 (F) E100008C2 = 1,112989441958266 × 10-25 + j 7.730261500

4 × 10-26 (Ф / Гц) E800000C3 = 3,140652268416283 × 10-36 — j 6,786433840933426 × 10-36 (Ф / Гц2) E

0

Следует отметить, что этот простой метод калибровки не устранит эффекты стоячей волны в коаксиальном линия.

3.1.2. Стандартные калибровки с разомкнутой и короткой нагрузкой (OSL)

В этом подразделе рассматривается калибровка по трем эталонам, в которой в процессе извлечения используются открытые, короткие стандарты и эталоны нагрузки [13]. Пусть S 11 a_a , S 11 a_s и S 11 a_w представляют известные коэффициенты отражения для стандартов открытого, короткого замыкания и нагрузки (вода), которые ограничиваются плоскость апертуры BB ′ , а S 11 m_a , S 11 m_s и S 11 m_w — измеренные стандарты коэффициентов отражения и нагрузки для открытых у плоскости AA ′ . S 11 m_a измеряется путем оставления открытого конца зонда в воздухе, как показано на рисунке 10a. Позже измерение повторяется, чтобы получить S 11 m_s , закрыв отверстие зонда металлической пластиной, как показано на рисунке 10b. Наконец, S 11 m_w получается путем погружения зонда в воду, как показано на рисунке 10c.

Как только комплексные значения S 11 a_air , S 11 a_short , S 11 a_water , S a 11 a 11 a 11 a 11 m_s и S 11 m_w известны, три неизвестных комплексных коэффициента ( e 00 , e 11 и e 10 01 ) значения в уравнении.(2) можно найти как:

Рис. 10.

Конечная коаксиальная линия: (а) оканчивается свободным пространством; (б) закорочен металлической пластиной; (c) погружены в воду.

E00 = S11a_sS11a_wS11m_aΔw_s + S11a_oS11a_sS11m_wΔs_a + S11a_aS11a_wS11m_sΔa_wS11a_wS11a_sΔw_s + S11a_aS11a_sΔs_a + S11a_wS11a_aΔa_wE6ae11 = — (S11a_aΔw_s + S11a_wΔs_a + S11a_sΔa_w) S11a_wS11a_sΔw_s + S11a_aS11a_sΔs_a + S11a_wS11a_aΔa_wE6be10e01 = (E00 × E11) + S11a_aS11m_aΔw_s + S11a_wS11m_wΔs_a + S11a_sS11m_sΔa_wS11a_wS11a_sΔw_s + S11a_aS11a_sΔs_a + S11a_wS11a_aΔa_wE6c

, где

Δa_w = S11m_a- S11m_w, Δs_a = S11m_s-S11m_a и Δw_s = S11m_w-S11m_s

3.1.3. Стандартные калибровки с коротким смещением-коротким смещением (SOO)

Метод разомкнутой-короткой нагрузки (OSL) редко используется в калибровке прямоугольного волновода с одним портом из-за отсутствия коммерческого открытого комплекта для прямоугольного волновода. В этом подразделе представлена ​​калибровка короткого смещения с коротким смещением (SOO) [14, 15] для калибровки волновода с использованием регулируемых скользящих коротких замыканий волновода, как показано на рисунке 11. Процедуры калибровки показаны на рисунке 12.

Рисунок 11 .

(a) Укороченный регулируемый волновод Ku-диапазона и X-диапазона. (b) Соединение скользящего шнура с переходником волновод-коаксиальный кабель.

Рис. 12.

Процедуры калибровки апертурного прямоугольного волновода с использованием регулируемого укороченного коромысла. а) этап 1; (б) Шаг 2; (c) Шаг 3.

В этом методе калибровки требуются измеренные коэффициенты отражения для одной закороченной апертуры и двух разных длин, l короткого смещения. Пусть S 11 m_1 , S 11m _2 и S 11 m_3 представляют известные измеренные коэффициенты отражения в плоскости AA ‘ для двух смещенных апертур закорачивает в месте расположения l 1 и l 2 от апертуры волновода соответственно.Перед калибровкой выбор подходящей короткой длины смещения, l 1 и l 2 , будет проблемой. Длину смещенных шорт можно определить по условиям:

  1. Трехфазный сдвиг между S 11 м_1 , S 11 м _2 и S 11 м_3 м_3 не должно быть равно:

    ∠ (S11m_2) −∠ (S11m_1) ≠ ∠ (S11m_3) −∠ (S11m_1) ≠ ∠ (S11m_3) −∠ (S11m_2) E100
  2. Степень разрешения между любыми тремя фазовыми сдвигами должна быть значительно большая (> 100 °), как показано на Рисунке 13.В данной работе расстояния l 1 и l 2 для смещенных шорт от апертуры волновода X-диапазона равны 0,007 м и 0,013 м соответственно.

Рис. 13.

Трехфазный сдвиг измеренных коэффициентов отражения для закороченной апертуры и двух коротких замыканий со смещением с l1 = 0,7 см и l2 = 1,3 см соответственно.

После S 11 m_1 , S 11m _2 , S 11 m_3 , l 1 и 908 1 и 908 908 значения трех неизвестных комплексных коэффициентов ( e 00 , e 11 и e 10 e 01 ) в уравнении.(2) можно найти как:

e00 = S11m_1S11m_2 (e − 2γl1−1) −S11m_2S11m_3 (e2γ (l2 − l1) −1) −S11m_1S11m_3 (e − 2γl1 − e2γ (l2 − l1)) (e − 2γl1− 1) (S11m_2 − S11m_3) — (e2γ (l2 − l1) −1) (S11m_2 − S11m_1) E7ae11 = e2γl1 (S11m_2 − e00) + e00 − S11m_1S11m_1 − S11m_2E7be10e01 = (e00 − S11m_1) E7c Был измерен комплексный коэффициент отражения S 11 a_sample на апертуре волновода, открытой для воздуха. Затем измеренный параметр S 11 a_sample был преобразован в нормированную проводимость, Y / Y o параметр по формуле: Y / Y o 908 1 S 11 a_sample ) / (1 + S 11 a_sample ).Методы калибровки SOO были проверены путем сравнения нормализованной проводимости, Y / Y o с литературными данными [15–22], как показано на рисунке 14. Действительная часть Re ( Y / Y o ), а мнимая часть Im ( Y / Y o ) результатов по полной проводимости хорошо согласуются с литературными данными по рабочему диапазону частот.

Рис. 14.

Сравнение действительной части Re (Y / Yo) и мнимой части Im (Y / Yo) нормированной проводимости воздуха.

3.2. Двухпортовая калибровка [сквозная линия отражения (TRL)]

Модель калибровки сквозной короткой линии (TRL) [23] используется для измерения в двухпортовом прямоугольном волноводе. Для метода TRL требуются три стандарта, которые представляют собой измерения через, короткие и линии в плоскостях CC ‘ и DD’ , так называемых контрольных плоскостях (на передней поверхности испытуемого образца), как показано на Рисунок 15.

Рисунок 15.

Процедуры калибровки через короткую линию (TRL) и его сетевые ошибки.а) через соединение; (б) Отражать связь; (c) Линия подключения.

Коэффициенты ошибки ( e 00 , e 11 , e 10 e 01 , e 33 , e 908, 32 и e 23 ) на рисунке 15 могут быть получены путем решения матричного уравнения уравнения. (8).

[1000S12m_Thru00000000S11m_Thru-1000-S12m_Thru000000000S22m_Thru-10000000S21m_Thru0100-S22m_Thru000001-S11m_Short10000000000000-S12m_Short0-S12m_Short000000-S21m_Short00000000000001-S22m_Short1-S22m_Short000001000e-jβlS12m_Line00000000ejβlS11m_Lineejβl000-S12m_Line000000000e-jβlS22m_Line-е-jβl0000000ejβlS21m_Line0100-S22m_Line00000] [e00e11Δxke33ke22kΔyk00000] = [S11m_Thru0S21m_Thru0S11m_Short0S21m_Short0S11m_Line0S21m_Line0] E8

, где к = e 10 / e 23 , Δ x = e 00 e 11 e 10 e

15 904 = 904 e 22 e 33 e 32 e 23 .Один раз S 11 m_sample , S 21 m_sample , S 12 m_sample и S AA 904 BB 904 BB для испытуемого образца измеряются калиброванный коэффициент отражения, S 11 a_sample в плоскости CC’ и коэффициент передачи, S 21 a_sample в плоскости DD ‘ может рассчитывается следующим образом:

S11a_sample = {(S11m_sample − e00e10e01) [1+ (S22m_sample − e33e23e32) e22] −e22 (S21m_sample − S21m_Thrue10e32) (S12m_sample − S12m_Thrue23e01) (S12m_sample − S12m_Thrue23e21)} 921m_sample_Desample_Sample_DE23e21_10m_Desample_Desample_Desample_Sample_De002_02_Demp_Desample_Desample_Def_Sample_De002_02_02_Desample_ (DEV) в 9a и 9b задается как:

D = {[1+ (S11m_sample − e00e10e01) e11] [1+ (S22m_sample − e33e23e32) e22] — (S21m_sample − S21m_Thrue10e32) (S12m_sample − S12m_Thrue22e) .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *