книги / СВЧ-энергетика. Применение энергии сверхвысоких частот в промышленности

В табл. 1 показаны виды колебаний, которые могут возбуждаться в резонаторе кубической формы.

При а = Ь = й имеем

где Р — снова положительное целое число. Поскольку существуют как волны Т Е , так и волны ТМ, полное

число видов колебаний получается удвоением числа раз­ личных перестановок в скобках (/, пг, л). Различные пе­ рестановки внутри скобок (/, т, л) соответствуют вы­ рождению первого рода [4]. Новые значения (/', т \ л'),

которые связаны с величинами без штрихов соотноше­

ние третьего рода возможно только тогда, когда значения т \ п' связаны с исходными значениями /, т , л соот­

ношением

/2+ /л2 + л2 = (Г)2 + (т У + (п у .

Первое заметное повышение плотности видов колебаний приходится на область значений 49 < Р < 54, что со­

можно заранее определить оптимальные размеры, особен­ но для кубических резонаторов и структур, построенных из кубов, и 2) по-видимому, вырождения на одной частоте обычно не происходит за счет наличия видов колебаний на соседних частотах. Последнее особенно верно для структур кубической формы.

Отметим теперь еще два момента. Во-первых, можно получить дополнительное преимущество, если выбрать режим с вырождением так, чтобы одно из целых чисел (например, /) было много больше любого из двух других (т> л), причем предпочтительно условие т ф п . Итак,

приходится на группу (1, 2, 7), которая дает наибольшее возможное число (7) вариаций поля во всех направлениях. Исходя из этих соображений, можно выбирать размеры (а, Ь, А) при заданном объеме в случаях, когда кубическая

форма резонатора не приемлема. Во-вторых, можно пока­ зать, что для объемного резонатора, целиком заполнен­ ного диэлектриком с потерями, остается справедливым то же самое общее соотношение целочисленных индексов. Для частично заполненного резонатора вследствие умень­ шения добротности видов колебаний естественно предпо­ лагать, что справедливыми будут соотношения, близкие к соотношениям для целочисленных индексов.

III. Ширина полосы источника энергии

Еще одним важным фактором является ширина поло­ сы источника энергии и возможность заранее знать цен­ тральную рабочую частоту источника данного типа. Для одного из типов магнетронов (магнетрон 7292 мощностью 2 кет фирмы «Филипс») ширина полосы была измерена.

Хотя центральная рабочая частота магнетрона изменя­ лась в зависимости от нагрузки и величины связи (соглас­ но расчету на ± 4 М гц), величина частотной модуляции

оставалась относительно постоянной. Типичные измерен­ ные значения оказались равны 15 М гц (0,6% ширины

полосы).

Устройство связи, согласованное в узкой полосе частот, оказывает расщепляющее действие на условия вырожде­ ния в резонаторе. Вносимые возмущения сдвигают одни виды колебаний вверх по частоте, другие вниз. Таким обобразом, немонохроматичность источника энергии и воз­ мущающее действие устройства связи улучшают распределениеэнергии между различными[видами колебаний. Влия­ ние этих эффектов иллюстрируется диаграммой, изобра­ женной на фиг. 2, а результаты соответствующих измере­ ний представлены в следующем разделе.

в данном резонаторе относятся к вырождениям третьего рода. Таким образом, даже без оптимизации по вырожде­ нию плотность видов колебаний оказывается большой, а их распределение сравнительно равномерно. Резонатор собирали из алюминиевых стенок на винтах с максималь­ но возможным приближением к идеальной прямоугольной форме. Измерения отдельных видов колебаний выполня­ лись с помощью детектора и лабораторного маломощного генератора качающейся частоты с известным регулируе­ мым уровнем выходного сигнала1>.

Одновременно удавалось зарегистрировать не более 37 видов колебаний, причем это число зависело от формы

« Хьюлет-Пакард», индикаторный блок 1416А, коаксиальный волно­ мер Ж10А фирмы РХК и осциллограф 140А фирмы «Хыолет-Па- кард».

натора, в который (во втором случае) помещались образ­ цы с водой объемом 200 см9. При изменении коэффициента

заполнения резонатора от 0,13 до 3% к. п. д. преобразо­ вания менялся от 53 до 98% соответственно.

Ф и г. 4. К.п.д. преобразования энергии при использовании образца с водой объемом 200 с м 3.

Изображенная здесь петля связи применялась только в резонаторе кубической формы.

Д резонатор некубической формы; О резонатор кубической формы.

Проводились также испытания бесшовного алюминие­ вого резонатора кубической формы с внутренним размером ребра 43,7 см. Этот размер был получен путем изменения первоначального размера 43,1 см с целью приблизить оп­ тимальное значение Р = 50 (табл. 1) к средней частоте диапазона 2,4—2,5 Гец.

Была сделана попытка возбудить в рассматриваемом диапазоне с помощью различных средств все 68 теорети­ ческих видов колебаний. Чтобы избежать расщепления ТЕ- и ГМ-видов при проведении этих испытаний, связь

делали слабой. Элемент связи, представляющий собой обычную эталонную антенну без приспособлений, мон­ тировали на поворотных рамках, плотно пригнанных и прикрепленных болтами к стенкам резонатора. Таким образом, алюминиевые стенки оставались гладкими. В табл. 3 приведены результаты измерений для лоложе-

Таблица 3

Частоты резонансов, зарегистрированные в пустом резонаторе кубической формы

В тех случаях, когда первые две цифры в значении частоты не меняются, указаны только последние три цифры. А —антенна связи смещена на 76 м м от центра вдоль оси стенки. Б — антенна связи сме­ щена на 32 м м от центра вдоль диагонали стенки.

ния А, когда антенна связи находится на осевой линии стенки, и для положения Б, когда она находится на диаго­ нали. Смещение антенны от середины боковой стенки в случае А было 76 мм, а в случае Б — 32 мм. Значения ЕМ

в проведенных опытах составили 58, 56, 52, 68 и 60, что хорошо согласуется с теорией. Измерения проводились на частотах от 2,4010 до 2,5010 Ггц, так как в этом диапа­

зоне плотность видов колебаний была наибольшей; до­ пуск на размер й = 43,7 см нельзя было сделать меньше 1,3 мм. Из табл. 3 видно, что собой представляет распре­

деление плотности видов колебаний в данном случае. Измеренные значения к. п. д. преобразования энергии в данном кубическом резонаторе показаны на фиг. 3 и 4.

Улучшение к. п. д. достигнуто благодаря использованию длинной прямоугольной петли, изображенной на фиг. 4. При такой петле существенно уменьшился к. с. в. н. в ре­ жиме малых нагрузок (коэффициент заполнения резона­ тора менее 1%) и упростилась задача первоначальной настройки петли. Кроме того, как считают авторы, при такой конструкции петли повышается равномерность связи в резонаторах, возбуждаемых жесткими коаксиаль­ ными линиями. Из сравнения результатов, представлен­ ных на фиг. 3 и 4, видно, что по к. п. д. преобразования и равномерности распределения энергии кубические ре­ зонаторы при малых коэффициентах заполнения выглядят несколько лучше (режим работы с малыми коэффициен­ тами заполнения резонатора — приближение, использо­ вавшееся до последнего времени в теоретических расче­ тах).

»Резонатору кубической формы следует отдать пред­ почтение с точки зрения удобства испытаний образцов. При тщательно сконструированном резонаторе с извест­ ным к. п. д. возможно оценить параметры энергетического процесса в конкретном применении путем определения энергии, требующейся для выполнения той или иной опе­ рации.

Обозначения

б— высота ступеньки неоднородности на кри­ вой распределения видов колебаний по частоте;

%— длина волны в свободном пространстве;

Р— целое положительное число.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.СопИпиоиз 'УУауе МабпеГгопз Гог 1Ье НеаНпб оГ Рооё т АИсгоугауе Нап^ез, рр. 37—56, 104—106, РЫНрв Е1ес1гоп ОеУ1*сез Ыт1-

Ш, 1960.

‘писго^ауе НеаПп^ зузГетз Гог Ше 1итЬег шйизГгу, 1ЕЕЕ Тгап&., МО-2, рр. 234—243 (Мау—Зипе 1966).

6.В о I I Н. Н., Ргечиепсу «НзМЬиМоп оГ е1^еп1опез т а ГЬгее- <Нтепз1опа1 сопИпииш, / . Асои&1. 5ос. Ат., 10 рр. 228—234

(1939).

7. М а а Э. V., 01з1пЬииоп оГ е^епГопез т а гесГап^Шаг сЪатЬег а1 1оугГгечиепс1ез, Асоиз(. 8ос. Ат., 10, рр. 235—238, (1939)

5.1.4.СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШКА

Па р к е р .I

I. Введение

Одним из новейших способов сохранения продуктов является сублимационная сушка. Этот метод открывает широкие возможности для использования СВЧ-энергии в процессе приготовления пищи, а также заключает в се­ бе большие достоинства, касающиеся удобства хранения. При такой сушке первоначальный аромат продуктов и чувствительные к нагреванию витамины и белки сохра­ няются в большей степени, чем при других существующих промышленных методах сушки. При соответствующей