Микровълни - основи, приложения и ефекти

Микровълни - основи, приложения и ефекти

Какво представляват микровълните?

Микровълните се отнасят до електромагнитните лъчи с честоти между 300MHz и 300GHz в електромагнитния спектър. Микровълните са малки в сравнение с вълните, използвани в радиоразпръскването. Обхватът им е между радиовълните и инфрачервените вълни. Микровълните се движат по прави линии и те ще бъдат засегнати леко от тропосферата. Те не изискват никаква среда за пътуване. Металите ще отразяват тези вълни. Неметалите като стъкло и частици са частично прозрачни за тези вълни.



Микровълните са подходящи за безжично предаване на сигнали на по-голяма честотна лента. Микровълните се използват най-често в сателитни комуникации, радарни сигнали, телефони и навигационни приложения. Други приложения, при които използваните микровълни са медицински процедури, сушене на материали и в домакинствата за приготвяне на храна.


Практически микровълновата техника има тенденция да се отдалечава от резисторите, кондензаторите и индукторите, използвани с радиовълни с по-ниска честота. Вместо това, теорията на разпределената и предавателната линия е по-полезен метод за проектиране и анализ. Вместо отворени проводници и коаксиални линии, използвани при по-ниски честоти, се използват вълноводи. А сглобените елементи и настроените вериги се заменят с резонатори на резонатора или резонансни линии. Дори при по-високи честоти, където дължината на вълната на електромагнитните вълни става малка в сравнение с размера на структурите, използвани за тяхната обработка, микровълновата печка се превърна в най-новата технология и се използват оптичните методи. Мощните микровълнови източници използват специализирани вакуумни тръби за генериране на микровълни.





Приложения и приложения на микровълновата печка:

Най-често срещаните приложения са в диапазона от 1 до 40 GHz. Микровълните са подходящи за безжично предаване (безжичен LAN протокол Ex-Bluetooth) сигнали с по-висока честотна лента. Микровълните често се използват в радарни системи, където радарът използва микровълново лъчение, за да открие обхвата, разстоянието и други характеристики на сензорните устройства и мобилните широколентови приложения. Микровълновата технология се използва в радиото за излъчване и телекомуникация на предаването, тъй като поради малката си дължина на вълната, силно насочените вълни са по-малки и следователно по-практични, отколкото биха били при по-дълги вълни (по-ниски честоти) преди въвеждането на оптично оптично предаване. Микровълните обикновено се използват в телефона за комуникация на дълги разстояния.

Електромагнитен спектър

Електромагнитен спектър



Няколко други приложения, при които използваните микровълни са медицински процедури, микровълновото отопление се използва за сушене и втвърдяване на продукти, а в домакинствата за приготвяне на храна (микровълнови печки).

Приложение на микровълнова фурна:

Микровълновата фурна обикновено се използва за готвене, без да се използва вода. Високата енергия на микровълновата печка върти полярните молекули вода, мазнини и захари на храната. Това въртене причинява триене, което води до генериране на топлина. Този процес се нарича диелектрично нагряване. Възбуждането от микровълновата печка е почти равномерно, така че храната ще се нагрее равномерно. Готвенето в микровълновата фурна е бързо, ефективно и безопасно.


МИКРОВЪЛНОВЕ-ФУРНА-ЧАСТИ

МИКРОВЪЛНОВЕ-ФУРНА-ЧАСТИ

Микровълновата фурна се състои от трансформатор за високо напрежение, който предава енергия в Magnetron, камера Magnetron, блок за управление Magnetron, вълновод и камера за готвене. Енергията в микровълновата фурна е с честота 2,45 GHz с дължина на вълната 12,24 cm. Микровълновата печка се разпространява като редуващи се цикли, така че полярните молекули (единият край е положителен, а другият край отрицателен) се подравняват според редуващите се цикли. Това самоподравняване причинява въртене на полярните молекули. Въртящите се полярни молекули удрят други молекули и ги пускат в движение. Микровълновото индуцирано отопление е по-ефективно, ако тъканта има високо съдържание на вода, тъй като има свободни водни молекули, които да се въртят. Мазнините, захарите, замразената вода и др. Показват по-малко диелектрично нагряване поради наличието на по-малко свободни водни молекули. Микровълновата фурна приготвя първо външната част на храната, а след това и вътрешната, подобно на обикновеното готвене с пламък.

Готварската камера на микровълновата фурна е клетка на Фарадей, която предотвратява изтичането на микровълновата печка в околната среда. Стъклената врата на фурната помага да се види вътрешността на фурната. Клетката на Фарадей, както и вратата, са добре защитени с помощта на проводяща мрежа, за да се запази екранирането. Перфорациите в мрежата са с по-малък размер, така че микровълновата печка не може да излезе през мрежата. Електрическата ефективност на микровълновата фурна е висока, тъй като фурната преобразува само част от електрическа енергия . Типичната фурна консумира 1100 електрическа енергия, за да произведе 700 вата микровълнова енергия. Останалите 400 вата се разсейват като топлина в Магнетрона. Необходима е допълнителна енергия за работа с други компоненти на фурната като лампа, грамофон с грамофон и др.

Микровълнови ленти:

Микровълните се намират в горния край на радиочестотния спектър, но те обикновено се различават от радиовълните въз основа на технологията, която ги използва. Микровълните са разделени на подленти въз основа на техните дължини на вълната, които предоставят различна информация. Честотните ленти на микровълните са както следва:

Микровълнови ленти

Микровълнови ленти

Микровълнови честотни ленти и техния честотен диапазон

Микровълнови честотни ленти и техния честотен диапазон

L-лента:

L лентите имат честотен диапазон между 1 GHz до 2 GHz и дължината на вълната им в свободно пространство е 15 cm до 30 cm. Тези диапазони на вълните се използват в навигацията, GSM мобилните телефони и във военните приложения. Те могат да се използват за измерване на почвената влажност на дъждовните гори.

S-лента:

S-лентовите микровълни имат честотен диапазон между 2 GHz до 4 GHz и техният обхват на дължина на вълната е 7,5 cm до 15 cm. Тези вълни могат да се използват в навигационни маяци, оптични комуникации и безжични мрежи.

С-лента:

Вълновите C вълни имат обхват между 4 GHz до 8 GHz и дължината на вълната им е между 3,75 cm до 7,5 cm. Микровълните от С лента проникват в буци, прах, дим, сняг и дъжд, за да разкрият земната повърхност. Тези микровълни могат да се използват в радиотелекомуникациите на дълги разстояния.

X-Band:

Честотният диапазон за S-лентовите микровълни е 8 GHz до 12 GHz с дължина на вълната между 25 mm и 37,5 mm. Тези вълни се използват в сателитни комуникации, широколентови комуникации, радари, космически комуникации и радиолюбителски сигнали.

Радарни приложения, използващи микровълни

Радарни приложения, използващи микровълни

Ku-Band:

Ку лента

Вълномер за измерване в Ku обхвата

Тези вълни заемат честотния диапазон между 12 GHz до 18 GHz и имат дължината на вълната между 16,7 mm до 25 mm. 'Ku' се отнася до кварц-под. Тези вълни се използват в сателитни комуникации за измерване на промените в енергията на микровълновите импулси и те могат да определят скоростта и посоката на вятъра в близост до крайбрежните райони.

K-Band и Ka-Band:

Честотният диапазон за вълните от K диапазона между 18 GHz и 26,5 GHz. Тези вълни имат дължина на вълната между 11,3 mm до 16,7 mm. За Ka-честотния диапазон честотният диапазон е 26,5 GHz до 40 GHz и те заемат дължината на вълната между 5 mm и 11,3 mm. Тези вълни се използват в сателитни комуникации, астрономически наблюдения и радари. Радарите в този честотен диапазон осигуряват малък обхват, висока разделителна способност и голямо количество данни със скорост на обновяване.

V-лента:

Тази лента остава за силно затихване. Радарните приложения са ограничени за кратък спектър от приложения. Честотният диапазон за тези вълни е от 50 GHz до 75 GHz. Дължината на вълната за тези микровълни е между 4,0 mm до 6,0 mm. Има още някои ленти като U, E, W, F, D и P с много високи честоти, които се използват в няколко приложения.

Микровълновото лъчение и неговото въздействие върху здравето:

Радиацията е енергия, която идва от източник и пътува през някаква среда или пространство. Обикновено радиочестотното лъчение ще се произвежда от няколко устройства като телевизионни и радиопредаватели, индукционни нагреватели и диелектрични нагреватели. Микровълновото лъчение ще се произвежда от радарни устройства, антени за съдове и микровълнови печки.

Микровълнова радиация и нейното въздействие върху здравето

Ефект на микровълнова радиация след телефонно обаждане

Ефект на микровълнова радиация след телефонно обаждане

Поради микровълновото лъчение телесната температура може да се повиши. Съществува по-голям риск от топлинно увреждане с органи, които имат лош температурен контрол, като например лещата на очите. Тъй като радиационната енергия, погълната от тялото, варира в зависимост от честотата, измерването на скоростта на поглъщане е много трудно.

5 Предимства на използването на микровълнова технология:

  1. Не изисква никаква кабелна връзка.
  2. Те могат да носят големи количества информация поради високите си работни честоти.
  3. Ние можем да имаме достъп до повече номера на канали.
  4. Изкупуване на земя на ниска цена: всяка кула заема малка площ.
  5. Сигналите с висока честота / къса дължина на вълната изискват малка антена.

5 недостатъци:

  1. Затихване от твърди предмети: птици, дъжд, сняг и мъгла.
  2. Изграждането на дълги кули е много скъпо.
  3. Отразява се от плоски повърхности като вода и метал.
  4. Дифракциониран (разделен) около твърди обекти.
  5. Пречупва се от атмосферата, като по този начин лъчът се прожектира далеч от приемника.

Сега сте разбрали концепцията за микровълните и приложенията и ефектите от горната статия, така че ако имате някакви въпроси от горната тема или електрическите и електронни проекти оставете раздела за коментари по-долу.

Снимка:

  • Микровълнови ленти от gstatic
  • Вълномер за измерване в Ku лентата By gstatic
  • Ефект на микровълнова радиация след телефонно обаждане от wikimedia