Свч электротехнологических установок для модификации диэлектриков
 Скачать 2.15 Mb.
|
Приложение 2Измерение энергетической эффективности Измерения энергетической эффективности проводились с целью под- тверждения положений, сформулированных в п.3: − расчеты энергетической эффективности проводятся в предположе- нии о наличии плоской волны в ближней зоне излучающей системы, − для повышения энергетической эффективности КЛТ можно исполь- зовать согласующий четвертьволновый трансформатор. Измерения проводились на лабораторной установке, показанной на рис. П 2.1 а, бна малом уровне мощности («холодные» измерения). В качестве генератора использовался генератор СВЧ электромагнит- ных колебаний 1, от которого СВЧ электромагнитная волна по кабелю 2, ко- аксиальному переходу 3 и аттенюатору 4 подается в коаксиальную измери- тельную линию Р1-37 5. С выхода измерительной линии 5 СВЧ электромаг- нитная волна подается через коаксиальный переход 7, кабель 8, коаксиаль- но-волноводный переход9 в пирамидальный рупорный излучатель10. Ру- порный излучатель10 направляет электромагнитную волну в рабочую каме- ру 11, в которой установлен один из обрабатываемых объектов, показанных на рис. П 2.1 в, г, так, чтобы боковая поверхность обрабатываемого объекта была параллельна апертуре рупорной системы 10. Прошедшая обрабатывае- мый объект электромагнитная волна поступает в рупорную систему 12, на- груженную согласованной оконечной нагрузкой13. Сигнал с детекторной головки измерительной линии 5 подается низкочастотным кабелем на вход цифрового индикатора 6.  а  б   вг Рис.П. 2.1. Лабораторная установка для измерения энергетической эффективности КЛТ: а – общий вид установки; б– структурная схема (1 – СВЧ генератор, 2 – кабель, 3 – пере- ход, 4 – аттенюатор, 5 – измерительная линия, 6 – цифровой индикатор, 7 – переход, 8 – кабель, 9 – волноводно-коаксиальный переход, 10 – излучающая система, 11 – КЛТ, 12 – рупорная система, 13 - согласующая нагрузка), в − сухая доска; г– нашинкованные све- жие яблоки (1 – согласующий четветрьволновый трансформатор) В качестве сменных обрабатываемых объектов при измерениях были использованы сосновая доска толщиной 5 см с ′ =2,4, tgδ=0,14 [2] и нашинкованные свежие яблоки с толщиной слоя 5 см с ′ = 57, tgδ= 0,26. Измерения энергетической эффективности сводились, в конечном сче- те, к измерению К uстс помощью измерительной линии [62]. Все измерения проводились на частоте 2450 МГц. Поскольку на результаты измерения ока- зывают влияние рассогласования в линии передачи от измерительной линии до рабочей камеры, перед основными измерениями была измерена величина этого влияния. Для этих измерений в установке, показанной на рис. П 2.1 б, вместо элементов 10, 11, 12, 13 к коаксиально-волноводному переходу 9 непосредственно подключалась согласованная нагрузка 13. В этом случае Кuс=т1,05. Замена нагрузки 13 на рупорный излучатель 10, работающий на открытое пространство приводит к К uс=т1,1, что свидетельствует о весьма хорошем согласовании рупорного излучателя с внешней воздушной средой. При измерении энергетической эффективности рабочей камеры с су- хой деревянной доской в качестве обрабатываемого объекта с помощью ус- тановки, показанной на рис. П 2.1 а, б, получим К uс=т2 независимо от по- ложения доски между рупорными излучателями 10, 12. Это соответствует энергетической эффективности η = 0,89. Расчеты ηпо соотношениям п.3, полученным с допущением о плоской волне в ближней зоне рупорного излучателя, дают η= 0,93. Превышение экспериментального значения К uснтад расчетным объясняется упомянутым выше рассогласованием в линии передачи от измерительной линии до ру- порного излучателя 10. С учетом этого обстоятельства можно считать, что экспериментально показана возможность в расчетах энергетической эффек- тивности считать электромагнитную волну в ближней зоне излучателя пло- ской. Как показывают расчеты по соотношениям п. 3, для повышения ηра- бочей камеры 11 с сухой доской в качестве согласующего четвертьволново- го трансформатора необходим диэлектрик с εп= 1,7. Если в качестве такого диэлектрика выбрать фторопласт, то расчеты по соотношениям п. 3 дают Г=0 и η=1.Экспериментально были получены значения К ветствует Г= 0,09 и η=0,99. uс=т1,2, что соот- При измерении энергетической эффективности рабочей камеры с на- шинкованными яблоками в качестве обрабатываемого объекта с помощью установки, показанной на рис. П 2.1 а, б, получили К uс=т8,5 независимо от положения контейнера с яблоками между рупорными излучателями 10, 12. Это соответствует энергетической эффективности η= 0,38. Расчеты ηпо соотношениям п.3, полученным с допущением о плоской волне в ближней зоне рупорного излучателя, дают η= 0,41, что также объяс- няется рассогласованием в линии передачи от измерительной линии до ру- порного излучателя 10. Для повышения ηв рабочей камере с нашинкованными яблоками тре- п буется диэлектрик с ε′ = 1,4. Если в качестве диэлектрика для построения согласующего четвертьволнового трансформатора выбирается фторопласт, то ∆εn= 0,2 и по рис.3.4 η= 0,99, что больше, чем в отсутствии согласую- εn′ щего трансформатора. Таким образом, проведенные измерения показали, что согласующий трансформатор позволяет увеличить энергетическую эффективность КЛТ. |