Пристрої формування електромагнітного надвисокочастотного випромінювання поля опромінення діелектричних сипучих матеріалів

Аналіз роторефлекторних структур полягав у дослідженні їх параметрів, що забезпечать мінімальні розміри, масу при виконанні умови повороту площини поляризації відбитої хвилі на 90. При падінні хвиль на дослідженні ТПВ під кутами меншими 30 коефіцієнт еліптичності відбитої хвилі не перевищував 0,1 що цілком задовільно для роботи системи. Для плоскорешітчастого ТПВ характерне існування мінімального значення ширини смужок, менше якого неможливо забезпечити умову повороту площини поляризації.

Було розроблено автоматизовані комп'ютеризовані стенди, на яких виконувались експериментальні дослідження поляризаційних структур. Для поляризаційних дзеркал досліджувалась частотна залежність коефіцієнта проходження; для роторефлекторів -- залежність коефіцієнта еліптичності від частоти і кроку періодичності.

Показано, що використовуючи плоскорешітчастий роторефлектор допускається зміна робочої частоти генератора на 8% або зміна кроку стрічок на 50%, при цьому коефіцієнт еліптичності відбитої хвилі не перевищує величини 0,1.

ВИСНОВКИ

У дисертації виконано проектування робочих камер для формування електромагнітного поля пристроїв опромінення діелектричних сипучих матеріалів і розроблено наукові основи для забезпечення енергоефективного та рівномірного опромінення сировини. Запропоновано нові підходи до проектування відповідних пристроїв, згідно з якими забезпечуються умови, завдяки яким хвиля проходить крізь оброблюваний матеріал кілька разів, віддаючи свою енергію. Крім того, оскільки хвиля змінює напрям свого поширення, це сприяє частковому вирівнюванню амплітудного профілю хвилі.

Основні результати, отримані у дисертаційній роботі, включають:

1. Для трансполяризаційних відбивачів, утворених решіткою металевих стрічок на діелектричній підкладинці, екранованій з протилежної сторони, та решіткою металевих ребер, розташованих перпендикулярно до екрануючої площини, розроблено теорію для аналізу відбиття ЕМХ з паралельною та перпендикулярною поляризацією, що дає змогу визначати коефіцієнт еліптичності відбитої хвилі та оптимізувати параметри роторефлектора для забезпечення умови повертання площини поляризації хвилі на 90. Показано, що для зменшення розмірів пристрою необхідно збільшувати співвідношення між шириною стрічок (чи ребер) і кроком решітки.

2. Для основних типів поляризаційних відбивачів, утворених решіткою паралельних провідників круглого перетину та плоских смужок, розташованих паралельно і перпендикулярно до площини відбивача, отримано аналітичні вирази для розрахунку коефіцієнта проходження та відбиття падаючої хвилі, які дають можливість визначити параметри структури для забезпечення необхідного рівня відбиття хвиль.

3. Забезпечено створення необхідної щільності потужності у камері обробки шляхом просторового накладання хвиль, що генеруються дискретними генераторами електромагнітних коливань; при цьому завдяки зниженню рівня стоячої хвилі внаслідок відсутності частотної синхронізації генераторів покращено характеристики рівномірності розподілу щільності енергії у робочій камері. Такий підхід надає можливість створювати пристрої довільної продуктивності.

4. Найбільш придатним типом випромінювачів для розроблених робочих камер визнано резонансні хвилеводно-щілинні решітки випромінювачів, які, маючи вузьку апертуру, забезпечують задовільні масо-габаритні характеристики робочої камери, а завдяки тому, що енергія випромінюється не з точкового, а з лінійно розподіленого джерела, забезпечується підвищення рівномірності поля у камері обробки.

5. Розроблено методику проектування випромінювальних решіток запропонованого типу, на основі якого реалізована відповідна комп'ютерна програма. В алгоритмі використано представлення щілинної решітки у вигляді еквівалентної електричної схеми з'єднання комплексних опорів.

6. Розроблено моделі зустрічнорефлекторної та роторефлекторної робочих камер опромінення ДСМ, за якими виконано їх комп'ютерне моделювання. Для зустрічнорефлекторної робочої камери з діаметром камери обробки 300 мм з вісьмома випромінювачами забезпечено нерівномірність розподілу щільності потоку енергії поля менше 4%. Для роторефлекторної робочої камери із зовнішнім і внутрішнім діаметрами камери обробки відповідно 600 мм і 400 мм з дванадцятьма випромінювачами забезпечено нерівномірність розподілу енергії не більше 5%; показано, що така конструкція характеризується значно вищою стабільністю параметрів при варіюванні властивостей сировини та робочої частоти. Отримані параметри рівномірності розподілу поля у камері обробки перевершують результати, досяжні у існуючих пристроях. Запропоновані методи побудови робочих камер забезпечують створення пристроїв опромінення діелектричних сипучих матеріалів електромагнітним полем НВЧ з довільною продуктивністю, забезпечуючи рівномірне опромінення сировини при низькому коефіцієнті втрат енергії на відбиття та розсіювання.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Zinkovskiy Yu.F. Analysis of arbitrary propagation of electromagnetic waves through the polarization-selective surface / Yu.F. Zinkovskiy, Yu.K. Sydoruk, A.O. Turovskiy // Electronics and control systems. Vol. 35, No. 1. -- 2013. pp. 130 - 135 (Включено до наукометричних баз РИНЦ, EBSCO information services та ін.).

2. Зіньковський Ю.Ф. Поляризаційні фільтри для забезпечення ЕМС джерел НВЧ енергії / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Вісн. КрНУ ім. М. Остроградського. -- 2013. -- Вип. 6 (83). -- с. 43--49. (Включено до наукометричних баз ВИНИТИ, Index Copernicus та ін.).

3. Сидорук Ю. К. Аналіз поляризаційного фільтра з тонких круглих паралельних проводів / Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Вісник НТУУ «КПІ». Сер. Радіотехніка. Радіоапаратобудування. -- 2014. -- №56. -- С. 62-74. (Включено до наукометричної бази ВИНИТИ).

4. Зіньковський Ю.Ф. Багатофазний високочастотний пристрій для дезінсекції і сушіння зерна / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Вісник НТУУ «КПІ» Сер. Радіотехніка. Радіоапаратобудування. -- 2014, -- №57. -- С.56--67. (Включено до наукометричної бази ВИНИТИ).

5. Зіньковський Ю. Ф. Сушіння та дезінсекція зерна електричним полем високої частоти / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Наук. вісн. НУБіПУ. Сер. Техніка та енергетика АПК. -- 2014. -- Вип. 194, ч. 2. -- С. 133-141.

6. Zinkovskiy Yu.F. Rotating electric field in a multi-phase electrode system / Yu.F. Zinkovskiy, Yu.K. Sydoruk, A.O.Turovskiy // Наукові записки УНДІЗ. -- 2014. -- №2 (30). -- С.83--88.

7. Zinkovskiy Yu.F. Electric field homogeneity problem in the multi-electrode phase-adjustable applicator / Yu.F. Zinkovskiy, Yu.K. Sydoruk, A.O.Turovskiy // Радіоелектроніка, Інформатика, Управління. -- 2014. -- № 1(30). -- С. 28-34. (Включено до наукометричних баз Index Copernicus, РИНЦ).

8. Зіньковський Ю.Ф. Конструкційна оптимізація хвилеводно-вібраторного випромінювача з повернутою площиною поляризації / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Радіоелектроніка, Інформатика, Управління. -- 2014. -- № 2(31). -- С. 23-28. (Включено до наукометричних баз Index Copernicus, РИНЦ).

9. Сидорук Ю.К. Аналіз поляризаційного фільтра з тонких круглих паралельних проводів / Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Матеріали міжнар. наук.-техн. конф-ї «Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи», 11-15 березня 2013 р., м. Київ, РТФ, НТУУ «КПІ», 2013р. - с. 109-110.

10. Зіньковський Ю.Ф. Формування електромагнітного поля для рівномірного опромінення сипучих матеріалів / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Матеріали ХIII Міжнар. наук.-техн. конф. "Фізичні процеси та поля технічних і біологічних об'єктів", 7-9 листопада 2014 р. Кременчук, 2014р. - С. 62-64.

11. Патент України на корисну модель UA 93402 U, (2014.01): a01c 1/00, f26b 3/34 (2006.01), h05b 6/64 (2006.01). Пристрій для сушіння і обробки зерноподібних матеріалів електромагнітним полем надвисоких частот / Ю.Ф. Зіньковський, А.О. Туровський. - № U201405106; заявл. 14.05.2014; опубл. 25.09.2014. - Бюл. № 18/2014.

12. Патент України на корисну модель UA 93992 U, H05B 6/64 (2006.01). Пристрій для сушіння сипучих діелектричних матеріалів та зерна електромагнітним полем / Ю.Ф. Зіньковський, А.О. Туровський. - № u201404680; заявл. 30.04.2014; опубл. 27.10.2014. - Бюл. № 20/2014.

13. Sydoruk Yu.K. Geometrical optics method for Analysis of radial structures / Yu.K. Sydoruk, A.O. Turovskiy // Conference Proceedings of 23rd International Crimean Conference Microwave & Telecommunication Technology, Sept. 8-13, 2013, Sevastopol, Ukraine, Vol.1. -- pp.687--688.

14. Zinkovskiy Yu. F. Method for the approximate simulation of complex large-scale structures / Yu. F. Zinkovskiy, Yu. K. Sydoryk, A.O. Turovskiy // Conference Proceedings of IX International conference on antenna theory and techniques ICATT'13, September 16-20, 2013, Odessa, Ukraine, pp. 151-153.

15. Туровський А.О. Наближений розрахунок камери опромінення дисперсних матеріалів електромагнітним полем // Матеріали VIII наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та викладачів РТФ, 10--11 квітня 2014 р. Київ, НТУУ "КПІ", 2014. -- с.160--162.

16. Зіньковський Ю.Ф. Задача рівномірності електричного поля у багатофазній електродній структурі / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський. // РТПСАС -- 2014. Матеріали міжнар. наук.-техн. конф. "Радіотехнічні поля, сигнали, апарати та системи, 10-16 березня 2014 р. Київ, НТУУ "КПІ", 2014. -- с. 120--122.

17. Зіньковський Ю.Ф. Багатоелектродна камера для оброблення діелектричних матеріалів електричним полем / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Материалы 18-го Междунар. молодежн. форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке», 14 - 16 апреля 2014, том 3, Харьков, 2014/ -- с. 31--32.

18. Зіньковський Ю.Ф. Знезараження і передпосівна активація насіння струмами надвисоких частот / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Матеріали міжнародної наук.-техн. конф. «Проблеми сучасної енергетики і автоматики в системі природокористування», 14-26 жовтня 2013 р. Київ, НУБІПУ, 2013. -- с.14--16.

19. Зіньковський Ю.Ф. Використання електромагнітного поля НВЧ для сушіння зернопродуктів /Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Матеріали міжнар. наук.-техн. конф. «Проблеми сучасної енергетики і автоматики в системі природокористування», 14-26 жовтня 2013 р. Київ, НУБІПУ, 2013. -- с.14--16.

20. Зіньковський Ю.Ф. Сушіння та дезінсекція зерна електромагнітним полем високої частоти /Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Матеріали міжнар. наук.-техн. конф. «Проблеми сучасної енергетики і автоматики в системі природокористування», 14-26 жовтня 2013 р. Київ, НУБІПУ, 2013. -- с.20-22.

21. Зіньковський Ю.Ф. Cушіння та дезінсекція зерна електричним полем високої частоти / Ю.Ф. Зіньковський, Ю.К. Сидорук, А.О. Туровський // Міжнар. наук.-практ. конф. «Актуальні питання сталого розвитку сільськогосподарського виробництва»: тези доп., 24-25 квітня 2014р, Бережани.

22. Зіньковський Ю.Ф. Хвилеводно-вібраторний опромінювач / Ю.Ф. Зіньковський, А.О. Туровський // Фізика, електроніка, електротехніка: наук.-техн. конф., 21-26 квітня 2014 р.: тези доп. - Суми, 2014. - Т.1. - С.99.

23. Туровський А. О. Хвилеводно-вібраторна решітка для опромінення діелектричних матеріалів // Матеріали VIII наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та викладачів РТФ, 10--11 квітня 2014 р. Київ, НТУУ "КПІ", 2014. -- с.163--165.

24. Туровський А.О. Дослідження розподілу ближнього поля решітки випромінювачів // Матеріали IV-ї міжнародної науково-практичної конференції "Фізико-технологічні проблеми радіотехнічних пристроїв, засобів телекомунікацій, нано- та мікроелектроніки", 23--25 жовтня 2014р., Чернівці, 2014р.-- с. 65--66.

25. Туровський А.О. Особливості тривимірної візуалізації електромагнітного поля у прикладних задачах / А.О. Туровський, Т.О. Ковальчук. // Матеріали VIII наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та викладачів РТФ, 10--11 квітня 2014 р. Київ, НТУУ "КПІ", 2014. -- с.80--82.

Размещено на Allbest.ru