Разработка коаксиального магнетрона с безнакальным катодом

Рассчитаем по формуле (10.6.3) сопротивление горизонтальной соединительной полосы Rn=0.873 Ом.

Суммарное сопротивление растеканию ЗУ находится по формуле:

,

где Юn - коэффициент использования горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные заземлители. В нашем случае Юn=1.05.

Согласно формуле получаем сопротивление растеканию R=0.667 Ом.



ГЛАВА 6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Воздействие СВЧ излучения на человека

Ткани живого организма плохо рассеивают высокочастотные ЭМП. При воздействии излучения СВЧ-диапазона в биологических тканях проявляются эффекты, которые можно разделить на тепловые и нетепловые, происходящие при малых уровнях мощности излучения. Поглощение электромагнитной энергии биологической тканью при постоянной частоте определяется средними значениями диэлектрической проницаемости, электропроводности и магнитной проницаемости тканей.

В итоге, все биологические ткани организма человека можно представить в виде 2 групп: к первой относятся подвижные среды (кровь, спинномозговая жидкость, воздух в легких и др., количество которых непостоянно для данной области биологического объекта); ко второй -- все остальные среды (мышцы, костная и жировая ткань и т. д.). Диэлектрическая проницаемость, электропроводность и магнитная проницаемость для всех тканей различны, что определяет глубину проникновения электромагнитной энергии в биологическую ткань и биологический эффект облучения ЭМП. Если механизм терморегуляции организма способен путем рассеивания избыточного тепла предупреждать перегрев, то его температура остается нормальной, если нет -- происходит непрерывный подъем температуры, который приводит к воспалению или даже разрушению ткани.

На границе раздела тканей с высоким и низким содержанием воды в результате отражения происходит образование стоячих волн, обусловливающих образование так называемых “горячих пятен”. Следствием этого эффекта являются локальные повреждения кожи и расположенной под ней ткани. Ожоги, вызванные СВЧ-облучением имеют большую глубину (ожоги четвертой степени).

Наличие отражения на границе воздух - ткань приводит к уменьшению теплового эффекта на всех частотах. Перераспределение тепловой энергии между соседними тканями через кровь наряду с конвекционной отдачей энергии теплоиспусканием в окружающее пространство во многом определяет температуру нагреваемых участков тела. Именно из-за ухудшения системы отвода тепла от некоторых участков (например, глаза, ткань семенников, в которых мало кровеносных сосудов) эти органы наиболее уязвимы для облучения.

6.2 Инженерный метод расчета защиты персонала от СВЧ излучения

Основной целью электромагнитной экранировки СВЧ установки является не допущение воздействия СВЧ - мощности на обслуживающий персонал. Для частот свыше 300 МГц установлена максимальная мощность длительного (несколько часов) воздействия на человека и она равна 10 .

Экранирование производится металлическими листами.

Защитные свойства обусловлены тем, что электромагнитное поле создает на экране токи Фуко, наводящие в нем вторичное поле по амплитуде примерно равное, а по фазе - противоположное экранируемому.

Результирующее поле, возникающее при сложении этих двух полей очень быстро убывает в экране, проникая на незначительную глубину.

В исследованиях применяется частота 2450 МГц, получаемые выходные мощности находятся в пределах до 4,0 кВт при следующих геометрических размерах камеры СВЧ установки: длина волноводных секций -500 мм, а поперечное сечение 90мм х 45 мм, ширина секции замедляющей системы 80 мм.

Таким образом, СВЧ устройство на основе секций волноводного типа и на основе секций замедляющих систем можно свести к эквивалентной резонаторной камеры, поверхность которой соответствует поверхности секций и в которую излучается СВЧ мощность - 4,0 кВт. В этом случае можно определить величину мощности, приходящейся на единицу поверхности камеры:

Экранирование производится листами из меди, толщиной (z = 3) мм.

Величину мощности СВЧ - излучения из СВЧ - устройства можно рассчитать из уравнения [2]:

В этом выражении:

- плотность мощности излучения внутри установки;

- плотность мощности излучения из установки;

z - толщина медного листа листа;

- постоянная затухания СВЧ - мощности в медном листе.

Величина постоянной затухания может быть определена по формуле:

В этом выражении:

f - частота колебаний электромагнитного поля, ;

- проводимость меди, ( ) ;

- абсолютная магнитная проницаемость ;

Таким образом, величина СВЧ - мощности, которая излучается из установки равна нулю, и следовательно, удовлетворяет всем требованиям по безопасным условиям работы обслуживающего персонала.

В России в настоящее время действуют следующие нормативные документы:

1. ГОСТ 12.1.006 - 84 “Система безопасных условий труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допускаемые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля”;

2. Отраслевые “Правила техники безопасности и производственной санитарии в электронной промышленности”, разделы К, Н, согласованные с Министерством электронной промышленности СССР от 16 февраля 1983 г.

Оба указанные документа устанавливают в качестве безопасной нормы, при 8 часовом рабочем дне, уровень плотности потока мощности не более 10 .



ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

7.1 Расчёт себестоимости изделия

В себестоимость опытного образца включается:

· Стоимость основных материалов, полуфабрикатов и покупных изделий,

· Основная зарплата исполнителей,

· Дополнительная зарплата,

· Отчисления на социальные нужды,

· Накладные расходы

1. Затраты на материалы и комплектующие изделия составляют 50.954 рублей без НДС.

2. Расходы на оплату труда изготовителей.

РОТ = 71.952 руб.

З. Затраты на дополнительную заработную плату составляют:

ДЗП = 6.230 руб.

4. Просуммируем значения основной и дополнительной заработной платы, определим фонд оплаты труда:

ФОТ =71.952 +6.230 = 78.182 руб.

5. Единый социальный налог установлен в размере 26% от суммы оплаты труда в соответствии с Налоговым Кодексом РФ ч.2 гл.24

ЕСН = 19.139* 0,26 = 4976,14 руб.

6. Страховой тариф на обязательное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний 0,2% от суммы оплаты труда. Взимается на основании постановления Правительства РФ от 21.12.2000 №996 «О внесении изменений и дополнений в правила отнесения отраслей экономики профессионального риска»

Страховой тариф=19.139*0,002=38,28 руб.

7. Накладные расходы составляют 210,19% от основной заработной платы.

Накладные расходы = 126.186 руб

Таблица 7.1. Структура цены

Статья расходов	Сумма
Затраты на материалы	8504
Расходы на оплату труда (РОТ)	78182
Дополнительная заработная плата (11,85% от РОТ)	6230
Фонд оплаты труда (ФОТ)	65722
ЕСН (26% ФОТ)	4974,14
Страховой тариф (0,2% от ФОТ)	38,28
Накладные расходы (210,19% от РОТ)	126182
Себестоимость	341057
Прибыль (25% от себестоимости)	2974,73
ИТОГО	426321,25

Прибыль составляет 25% от себестоимости: 341057* 0,25 = 85264 руб.

Налогом на добавленную стоимость (НДС) не облагается, так как источником финансирования является госбюджет (статья 149 пункт 3 подпункт 16 Налогового Кодекса РФ).

Таким образом, цена коаксиального магнетрона составит 426321,25 руб.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На предприятии ОАО «Плутон», в рамках ОКР, целью которой является разработка коаксиального магнетрона 8мм диапазона длин волн мощностью 25кВт, автором была проведена дипломная работа.

В данной работе была изучена конструкция и принцип работы коаксиального магнетрона, технология изготовления анодного блока магнетрона, основные этапы сборки прибора и тепловой режим анодного блока магнетрона.

В результате выполнения дипломного проекта, автором были достигнуты следующие результаты:

1. На основании расчетов, выполненных в соответствии с рекомендациями, описанными в литературе, была подобрана оптимальная конструкция анодного блока магнетрона.

2. В результате расчёта была получена частота р вида системы.

3. Был проведён эксперимент, который подтвердил результаты расчёта зависимости рабочего вида и конкурирующих видов колебаний резонатора.

4. Был проведён анализ опасных и вредных факторов на производстве и влияния СВЧ излучения на организм человека.

5.Была рассчитана себестоимость и прибыль от реализации прибора

В результате дипломного проектирования удалось получить компактный прибор массой ? 600г, обладающий заявленными электродинамическими параметрами и функционирующий в заданном рабочем режиме.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.) Э. Д. Шлифер «Расчёт и проектирование коаксиальных и обращено-коаксиальных магнетронов», под редакцией Э. М. Гутцайта, Издательство МЭИ, Москва 1991г.

2.) Патент РФ №2007777 на изобретение «магнетрон». Приоритет изобретения 15 апреля 1992г. Патентообладатель: предприятие «Плутон». Авторы: Копылов М. Ф., Бондаренко Б. В., Махов В. И. и Назаров В. А.

3.) С. Д. Гвоздовер «Теория электронных приборов сверхвысоких частот», Государственное издание технико-технической литературы, Москва 1956г.

4.) Э. Д. Шлифер «Расчёт многорезонаторных магнетронов» 2-ое издание, МЭИ 1966г.

5.) «Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями», под редакцией М. М. Федорова, том 2, издательство иностранной литературы, Москва 1961г.

6.) И. В. Лебедев «Техника и приборы СВЧ» тома 1-ый и 2-ой, издательство 2-ое, переработанное и дополненное, издательство «Высшая школа», Москва 1972г.

7.) Минэ Ким. Металлические материалы для электронных ламп, перевод с японского, Москва 1966г.

8.) Экология, учебное пособие. Москва, Знание, 1997

9.) Григорян Г. Е. Магниторецепция и механизмы действия магнитных полей на биосистемы Ереван.: Гитутюн, 1995

10.) Н. А. Агаджанян, И. И. Макарова. Магнитное поле земли и организм человека. Экология человека, 2005.



ПРИЛОЖЕНИЕ

Установка низкого уровня мощности (НУМ)

Рис 7. Блок-схема установки для холодных измерений

Назначение установки

Панорамная установка низкого уровня мощности позволяет быстро получить значения добротностей стабилизирующего резонатора коаксиального магнетрона на частотах рабочего диапазона.

Объектом измерений на установке является коаксиальный магнетрон.

Для оценки величины потерь магнетрона пользуются величины добротностей. Полые резонаторы должны рассматриваться с помощью теории поля, как системы с распределенными параметрами. Из соображений удобства расчетов целесообразно представить сколь угодно сложный полый резонатор в виде эквивалентного колебательного контура с сосредоточенными постоянными. Основными параметрами контуров с сосредоточенными параметрами являются индуктивность, емкость и активное сопротивление. Практически целесообразно рассматривать такие эквивалентные параметры, которые могут быть непосредственно измерены. Поскольку в СВЧ технике вполне доступно измерение полных сопротивлений и проводимостей, а также измерение длины волны или частоты, основными эквивалентными параметрами полых резонаторов принято полагать:

1). Резонансную длину волны, а также резонансную круговую частоту.

2). Активную проводимость G, являющиеся мерой активных потерь в резонаторе.

3). Собственную или ненагруженную добротность

.

Параметры могут полностью заменить параметры L, C, R контуров с сосредоточенными параметрами.

Добротность контура с учетом всех присоединенных нагрузок называется нагруженной добротностью

.

Также вводится понятие внешней или вносимой добротности и определяется как отношение энергии накопленной в самом резонаторе к энергии, рассеянной в нагрузке за период высокочастотного колебания.

При энергия, рассеиваемая в нагрузках, в точности равна энергии, рассеиваемой внутри самого резонатора. Такой режим связи называется критическим. Если , то энергия, передаваемая из резонатора в нагрузки, превышает энергию, рассеиваемую в резонаторе. Этот случай принято называть режимом пересвязи. Наконец, при режиме недосвязи и суммарная энергия, рассеиваемая в нагрузках, становится меньше энергии в резонаторе.

КСВ - коэффициент стоячей волны. Эта величина показывает отношение высокочастотного напряжения в максимуме к напряжению в минимуме стоячей волны. Измерение КСВ может быть произведено непосредственно путем перемещения вдоль линии идеального высокочастотного вольтметра или прибора, показания которого связаны с высокочастотным напряжением в данном сечении, далее по полученным измерениям строится резонансная кривая. Но этот процесс очень трудоемок и занимает много времени, поэтому используется панорамная установка низкого уровня мощности, которая позволяет сразу увидеть резонансную кривую.

Частота калибратора измеряется частотомером Ч3-34. Частота, соответствующая калибрационной метке определяется по формуле:

,

где номер гармоники n равен 5.

Величина внешней добротности определяется по формуле:

,

где - полоса частот, измеренная с помощью калибрационной метки, на уровне, равном:



Значения в зависимости от приведены в таблице.

Значения собственной и нагруженной добротности для пересвязаной системы определяются по формулам:

В случае недосвязанной системы следует использовать формулы:

Методика снятия экспериментальных данных на установке холодных измерений

1. На генераторе ВЧ (ГЧ-80, 2.56 - 4ГГц) деления волномеров.

2. На осциллографе «индикатора КСВН и ослабления (Я2Р-67)» линия подводится в нижнюю точку изображения; по шкале КСВ определяется ;

3. По графику панорамы Шлифера по значению находится .

4. На шкале КСВ «Индикатора КСВН и ослабления (Я2Р-67)» выставляется ;

5. На Г4-80 меняется частота (деления волномера), сводя разрыв прямой горизонтальной линии поочередно с левой и правой частями картины на осциллографе (Я2Р-67);

5.1 Поравняв разрыв горизонтальной линии с левой частью картины осциллографа (Я2Р-67), на электронносчетном частотомере (Ч3-34) определяется значение частоты;

5.2 Поровняв разрыв горизонтальной линии с правой частью картины осциллографа (Я2Р-67), на электронносчетном частотомере (Ч3-34) определяется значение частоты;

5.3 Определяется разница частот: ;

6. Рассчитывается внешняя добротность: ;

7. Рассчитывается собственная добротность: ;

8. Далее на всех оставшихся частотах определяются , , , по описанной выше методике.

Размещено на Allbest.ru

...