автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Оптимизация режимов работы СВЧ-установок сельскохозяйственного назначения

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТЕУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВА ИМШ В.П.ГОРЯЧКИНА

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СВЧ-УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность: 05.20.02 - электрификация'сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МИХАЙЛОВ Мирослав Димитров

МОСКВА - 1991•

Работа выполнена в Московском црдена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина

Научный руководитель - академик ВАСХНИД, доктор технических

наук, профессор БОРОДО! И.Ф.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,доцент

Дробшев Г.

кшгдидат технических наук, старший научный сотрудник Новиков В.А.

Ведущее предприятие - Б1ЭСХ,

Защита состоится " УЗ " % 1991 г. в часов

ни заседании специализированного совета ¥ 2 I К 120.12.02) ^зековского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина по адресу: ул. Тимирязевская, д. 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШИСП.

Автореферат разослан ч4с - ь 19У1 г.

Отзиви на автореферат 1в 2-х окз.), заверенные печатью, просим направлять по адресу: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., д. 5В, ШЖП, Ученый Совет.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

профессор ' А.И.Коненков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Решениями правительства намечена широкая программа мероприятий по достижению стабильного роста н выходу современного сельскохозяйственного производства На высокий уровень развития, что невозможно без разработки и внедрения передового оборудования на предприятиях АПК и в других подразделениях отрасли.

Известно, что предпосевная обработка СВЧ-энергией повышает всхожесть семян в среднем на И %. Использование сверхвн-сокочастотных установок при подготовке тепличных грунтов в технологии производства рассады уменьшает удельные ^энергозатраты по сравнению с паровым плугом в среднем в 3 раза. Фактический экономический эффект от применения СВЧ-уетановки при дезинсекции семян гороха составляет 0,38 руб/кг и 2,4О руб/кг при дезинсекции семян фасоли- Важным преимуществом этих и других разработанных СВЧ-технологий в сельском хозяйстве является их око-логическая чистота.

По мнению советских и зарубежных исследователей, недостаточная эффективность существующих СВЧ-установок, обусловленная их невысокой надежностью и производительностью, сдзрживает применение СВЧ-знергии в сельскохозяйственном производство.

Случайные отклонения и изменения температуры, влажности, плотности и др. параметров обрабатываемых в СБЧ-поле материалов, влияют на их диэлектрическую проницаемость, а, следовательно,« на неличину нагрузки, на которой работает магнетрон.

Выявлена и определена аналитическая зависимость мнимой части диэлектрической проницаемости 6 от температуры СВЧ-лагрева тепличного грунта при обеззараживании, влияющая на коэффициент стоячих волн по напряжению (Кузнецов С.Г.). Исследования зарубежных ученых показывают, что на частотах I...5 ГГц При измзнении влажности зерна от 6 до 24 % £ возрастает в 3...4 раза (We6son S. ). Из-за этого дэжо в специально спроектированных нагревательных установках значение коэффициента стоячих волн по напряжению (КСВН) может превышать в 2-3 раза допустимые номинальные значения. Эксплуатация магнетрснного СЬЧ-источника в' таких режимах существенно сокращает его ерик службы. К выходу из строя магнетрона приводит также работа пр« аварийном режиме, когда отсутствует нагрузка.

Обеспечение нормируемых условий эксплуатации СВЧ-уста-новок для обработки сельскохозяйственных материалов и продуктов является существенным резервом повышения производительности и надежности, поэтому разработка методов и средств компен -сации изменения нагрузки и защити от аварийных режимов является актуальной. Решению этой задачи посвящена реферируемая ра -бота, которая связана с научно-технической проблемой 0.51.21 ГКНТ СССР на 1986-19У0 ,г.г. "Разработать новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства".

Цель работы. Оптимизация режимов работы СБЧ-установок сельскохозяйственного назначения путем разработки методов и средств обеспечения минимального отражения энергии и защиты генератора от аварийных режимов.

Задачи исследования:

- анализ контролируемых и управляемых параметров в сельскохозяйственных СБЧ-технологиях и существующих датчиков их измерения;- анализ существующих способов и средств согласования

СВЧ-генерагора с объектом нагрева и защиты магнетрона от аварийных режимов;

- разработка математических моделей распространения ЗМВ и определение условий минимального коэффициента отражения от трехслойных структур и структур с дополнительным .слоем, включающих обрабатываемый материал сельскохозяйственного происхождения ;

- разработка способа для .обработки сельскохозяйственных материалов и продуктов с минимальным коэффициентом отражения ЭМВ <Ш;

- экспериментальное исследование поглощения мощности ■ СВЧ теплишш грунтом;

- исследование, разработка .и испытание технических средств для иэи&рьшя температуры материала в СВЧ-поле и для контроля аварийна« режима в печах "Электроника";

- разработка микропроцессорного устройства для управления режимами СВЧ-обработки с.-х. материалов и базового программного обеспечения;

оценка экономической эффективности разработанной СВЧ-установки при подготовка ¡тепличного грунта в технологии производства рассады.

Методы исследований. В работе использованы теоретические методы высокочастотной электродинамики, теория планирования эксперимента и математической статистики, вычислительная техника и графические средства персональных компьютеров.

Научная новизна. Получена математическая модель коэффициента отражения ЭМВ СВЧ от трехслойной структуры и структуры с дополнительным слоем, включающих обрабатываемый материал сельскохозяйственного происхождения.

Обоснованы и получены условия минимизации модуля коэффи -циента отражения от трехслойной структуры и структуры с допол -нительным слоем.

Разработан способ обработки с.-х. материалов с минимальным коэффициентом отражения.

Разработано устройство защиты генератора, печи "Электроника" от аварийных режимов.

Новизна предложзнного способа и принятых технических решений подтверждена двумя положительными решениями ВНМИГПЭ о выдаче авторских свидетельств: "Способ СВЧ-обрзботки диэлектрических материалов" и "Устройство для СВЧ-обработки".

Практическая ценность. На основе проведенных исследований разработана и испытана лабораторная СВЧ-устанОвкас передвижным экраном для обработки с.-х. материалов в камере с ограниченным объемом. При нагреве тепличного грунта подтверждено наличие оптимального положения экрана И повышение при этом поглощаемой мощности в среднем на 15 Это позволило снизить общие энергетические затраты на обработку тепличного грунта за счет умекь -шения потерь СВЧ-энергии при отражении.

Разработан и испытан датчик температуры материала в СВЧ-поле, предложены меры по повышению его динамической точности.

Разработана микропроцессорная система с. возможностями многоканального измерения температуры материала в СВЧ-поле и управления мощностью СВЧ-генератсра.

Средний годовой экономический эффект при внедрении пре-дяагаемой СВЧ-установки с минимальным коэффициентом отражения составит около 3,5 тыс. р.уб при подготовке тепличного грунта в технологии производства рассады.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- математическая модель коэффициента отражения ЭМВ СВЧ от трехслойной структуры и структуры с дополнительным слоем, включающих материал с.-х. проис.хоеденил;

- математические условия минимизации коэффициента отражени для двух рассматриваемых структур;

- способ СВЧ-обработки с.-х. материалов;

- результаты экспериментальных исследований устройства .защиты магнетрона печи "Электроника1' от аварийных режимов.

Реализация результатов работ и исследований. По результатам исследований разработан способ обработки сельскохозяйственных продуктов и материалов, который использован в ОЯХ "Ро -дина" Псковской обл.

Апробация работы. Осиогтее ал.яйдаения и результаты диссертации докладывались и обсулщада-'-ь Й ( Москва,'1988 г.) и XI (Москва, 1989 г.) научных конференциях болгарских аспирантов в СССР; научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников к асдирздуов МИИСП им.В.П.Горячкина (г.Москва, 1989-1990 гг.); ВсцогашоЙ научно-практической конференции "Деистьке СВЧ-излучекик на биологические компоненты агроценозоЕ и их применение в 'АПК" (г.Москва, 1989).

Публикации. По результата.! исследований опубликовано 7

работ.

Диссертация состоит из.введения, четырех, глав н общих выводов. Она изложена на стр. основного текс-

те., содержит рис., 7 табл., список литературы из

наименований и ^ приложений.

содшшж работы

Во ввздожт обоснована актуальность работы, изложены состояние вопроса, цель и задачи исследования, сформу.лирова,-1Ш осююше пэдолсикй, шпосимые на защиту.

В первой гиене сделан анализ наиболее разработанных, типичных хехиэлогических процессов в сельском хозяйстве с применение« СВЧ-свйрп'л (Породи:: И.Ф., Иэаков Ф.Я., 'Андреев С.А., Куз -пецэь С.Г., Новиков В. Д., Горелов В.В., Шарков Г.А.) и выделены осипшие мьршетрц контроля и управления режимами СВЧ-обработки.

Сирад&ломи преимущества а недостатки применяемых датчиков 1!.'1п:,пос?к, текшфатл^» и массы продуктов, обрабатываемых в СВЧ-чпич, ки:»о дычнког.' напряженности ЭМИ в волноводе или рабо -ч .Г.

и <:ыс>и с 1ЛПЛ01-.Ш5 характером основного эффекта при СВЧ-

обработке сельскохозяйственных материалов и продуктов показана актуальность разработки датчика температуры.

Важный резерв повышения надежности и долговечности СВЧ-генератора - обеспечение защиты его от аварийных режимов (включение без нагрузки в рабочей камере). В связи с этим, проведен анализ существующих методов и средств выявления аварийного режима, в том числе созданных в МИИС|1 им.В.1).Горячкина. Разработка устройства защиты, учитывающего влияние стирера на инфор -мативный признак такого режима, даст возможность его надежного выявления и своевременного отключения генератора.

Определяющим условием для нормальной и продолжительной работы магнетрона является согласование волноводного тракта с камерой, в которой находится нагреваемый материал. Анализ существующих средств и методов снижения отраженной ЭМВ СВЧ показал, что они недостаточно эффективны. Метод поглощения отраженной мощности в миркуляторах характеризуется высокими потерями, метод плавного перехода и метод компенсирующей неоднородности но обеспечивают адекватное согласование при изменении парометроз биообъекта нагрева (влажности, плотности и др.).

Снижение отраженной энергии возможно при облучении ма -териала под углом полного прохождения, но при изменении его диэлектрических характеристик, компенсация угла падения электромагнитной волны трудно осуществима.

Такие изменения особенно чувствительны при обработке сельскохозяйственных материалов и продуктов, что приводит к режимам работы установки при КСВН, превышающем значение "4".Яо литературным данным, если генератор работает при КСВН - 3, срок службы магнетрона составляет всего ЬОО часов, а при КСВН=1,1 -1000 часов /Филиппов Р.Л./.

Исходи из результатов литературного обзора и в соответствии с поставленной целью, сформулированы основные задачи исследования.

Во второй глине изложено теоретическое исследование отражения плоской ЭМВ СВЧ от плоских диолектрических слоев, ограниченных металлическим экраном.

С учетом непрерывности напряженности электрического и магнитного полей составлена система уравнений, определяющих эти структуры (рис. I).

Соээдгх материал

цизлектп«:

ЭКРЫ!

Ц!

К< Ej

Et

и

т0

и

Bio, I. К задаче распространения плоской ЭМВ через трехслойную структуру.

Цель исследования состояла в выявлении аналитического ви-.п> ¡.^«члокснсго нос;^')т.!ци_нта отражения алоктрсмапшткой онергкк СВЧ

R = *R(Kc , 6.) , , ( I ) '

гд- : г., - аоьлшассшй кои&лщионт распространения й'.ГБ в слог; t ( • ¿Ц ); Li - слил ,

ij'rpK.iCiiun Fi ог.рс делпотсп как отко ¡¡¿ш'.е ачп-i.i. . г о, !.•■.: ;i ii (пли:

( 2 )

h —

C.-/J

пигле релымп c\.cj ypuintin:;:, orincw-

i' p„i,iCHir. с. упрод'л-лн раочпоь ¡suöpaix то:ци-

I: ■ .!■. !■ < ¡.-ПК) '

'- 5 ;

1 , ; ( J - ua.-: T.s:n, ки:л:ш;,.;снсш ^lirj-'i'JiCJ'pHWüüKOii npon.i-

.•"¡.-.ii' подпоил;; ■ < •- i;;,r; i'iijiu:^,^ ч'лило; Л - м.

■i , 'V' :\i ].7:>\Jll KD^i'ij. ü.iilüüj и Ol'pS&öliUK:

liuUvf

( 4 )

с

I ь тху^уь^-С)'

г - МШ^ЫШШ

Получены также л услозия микшлзации коэффициента огракоипгг:

ьй С«, г,)=г I ь)

■ЦМ-Ьз^ьД'

с .'1)

из .которых можно определить оптимальную гожцшу слоя оо'рдо,-! чаемого материала:

( 7 >

4 ^ >

и положение Э1фаиа, при котором имеет место ПБЧ-обрабогка о мини мальным отралением энергии:

* а )

На основе полученных зависимостей создана программа ди моделирования модуля коэффициента отражения чей СВЧ-обрабо."ке сельскохозяйственных материалов и продукта - сомкн гороха, генли'>ноге грунта и озимой пшеницы. Анализ результатов расчета показал, чго требуемая толщина материала превышает глубину проткно зелия ШЬ оперши на частоте 2450 },Тц,' при деом¡секции гороха и обеоэрргг&чзу-нии грунта, что ухудшает равномерность и качество обработки. Нагрев тепличного грунта от 30°С до 60°С влияет на ого днолоктричос -кие параметры, что выражается з изменении полькоькя шшимут ю-зффициепта охранения ( рис.2 ). К сыеценно аишицма присуди г г, отклонение толщины слоя озимой пиеници от расчетного зна-юиия.

]3а основе результатов теоретического исследования предл(л<л способ и СВЧ-установка с настраиваемым экраном, позволяющая обрабатывать сельскохозяйственные материалы и продукты с мшммальнкм коэффициентом отражения с&1В СЕЧ ( ^лс.З ).

Рис. 2. Влияние температуры грунта на положение минимума коэффициента отражения:

1 - Т = 30°С;

2 - Т = 60°С

Рис. 3. Установка для СВЧ-обработки с минимальным коэффициентом отражения 3(лВ: I - лента конвейера; 2 - устройство загрузки; 3 - камера; 4 - генератор; 5 - датчик коэффициента отражения; 6 - устройство выгрузки; V - мультиплексор; й - АЦЛ; 9 - микропроцессорный блок; Ю ~ клавиатура; II - датчик перемещения; .12 - привод; 13 - экран.

С целью снижения расчетной толщины обрабатываемого материала и увеличения равномерности нагрева введен дополнитель-.

- м

ный слой и проанализирована модель распространения плоской ЭМВ СВ4 через такую структуру (рис. 4).

Рис. 4. К расчету Э.'ЛВ в структуре с дополнительным слоем.

и

I.»

Аналогично случаю трехслойной структуры оставлена и решена система уравнении седьмого порядка. Получен аналитический вид модуля коэМ-и ¡.цента отражения ЭмВ:

иэ + У,

< +

( 9 )

где: Ы5= ; V, = Де,-52] )

к{ + ; V, = ^;

к,, {^^ДН^-Ц- { ; Кж= ;

Получены условия минимума функции ( 9) в виде требований к толщинам отдельных слоев и к расстоянию экрана до дополнительного слоя:

4 2 ' ■

ilL=lviУaЛl

г

1*охса_

Моделирований полученной функции модуля коэффициента отражения на 1ЮША позволило выявить сиихениз расчетной толщины обрабатываемого грунта, сомяи гороха и озимой пшеницы до значений, меньших глубина проникновения в них ЭЖ частотой 2,45 ГГ,Л, Влияние температуры нагрева при обеззараживании грунта на положение минимума отраления энергии практически незаметно в структуре с домг> напольным слоем. В тони прьлп анализ влияния отклонений толщншI слоя озимой паеницы при предпосевной обработке показал необходимость перемещающегося экрана и*подстройки им СВЧ-уста-новки на минимальное отражение.

Третья глава пссячцена' оксперимэнтальнш исследованиям в целях проверки яол/ченшх теоретических результатов и разрц -ботки устройства защити магнетрона от аварнйннх режимов.

Ва лабораторной установке с перемещшацимся экраном проведены исследования но определению зависимости напряженности

от положения экрана (параметр на рис. 4). Для измерения напряженности поля в рупорном излучателе применялась итырько -вая сштенна, связанная со стандартной'детекторной секцией, к выход/ которой подключался цифровой вольтметр типа ВК 2-20. Тол -цины всех слоев определялись по теоретически полученным о главе 2 условиям минимизации козффилпента отражения СВ'1-оноргии. Ло-дотониз экрана фиксировалось последовательно с тагом 1,6 мы. С. целью устранения влияния переходных процессов при запуске магнетрона, показание вольтметра записывалось на десятой секунде посла включения генератора ддл каждого полокения экрана. На рисунке & показан график функции средних значений сигнала 1)9 па выходе измерителя напряженности пола от положения экрана. , по которым молю судить оо изменениях коэффициента отражения 31©, В качество обрабатываемого материала о экспериментах использовалась вода, на которой очядоомий перепад ме;<ду миниаадьиымй и максимальными значениями кооффл \иснго отражения шражен сильнее. окегюрпмонтальиые результаты подтвердили наличие положений о крана, при которых уровень отраженной энергии резко сьижаетоя, что выразилось в умвкьшонйи наарл-кокиости ОмЛ в излучатели.

Стерилизация тепличных грунтов при помоги СВЧ-онергии гшлиетсл. перс;ю.<тиьшй технологией ло ермномим с традиционными

И

ий.нь

«00

800, 600 ".00 20О

о~

/

•'•■СГ

\

/

Р. Вт

' 45»

350

20

40

&0

80 ¿5,ПН 30 40 50 БО 70 №

Рис. 5. Экспериментальная аа-сксиетстр сигнала да-тчаьа налрязьмност

пола ;;/ поколения экрана.

.им

Нис. б. Экспериментальная за-писшость порло^-демой МОЩНОСТИ тепличным грунтом от полоие-пил экрана.

(.;агс, : аараОог.гл ^.'„чл'рпчкскчг. а с:;, протравливания лдохю.и-к^ч-имп ¡./;: пр; пар;; ланпя. Однако, ш ¡оргой:«кисть'СБЧ-стерилизытк гр} итог,, аггкш-ди'гл.а я тлхнзяог;.:« ьираздмш»! ршгсады» шоока и сосгаьчлот Ю....^) ч/и?. Поэтому целисссзразло исследовать ¡.¡.лляп.чз играна в з сташллго л:: логл^цасмуи тепдпчлк.;

Дла '.кснср:.'. !■':» пепельаоьл ни т.^лличнии грунт (.торф, спилки, и найма в ес^ноасшш о;2; I; I ) влажностью 20% и

0/1 0,01 г/еп*5. Толщина схделышл слоев били опре -дел'с-на и оогезтсзвии с требованиями, сурсрмулирсванньм! в главе 2, «ехид:-, к:» с/.оаай цшшшзцции коо^л'-ц^ти отражения. Измерения

гм'ча,- ну ры нйгрег-ч грунта проводились 1< центра ооьвыи образца сразу после СЬЧ-оо'рио'отки нродолкительмостш) <¿40 с . »¿шальная !• лл; -р-н-ура грунта иисгиннли а уейдови-гссгь о-1,0& кДч:/»ф'°С.

I р1 (¡ачьский вид результатов »поперииент показан на рис. 6 1Ь.'1«чко иакпи«}ка помюцоемой мощности, сьлзнно с улучшенным со-гпмс>л-и«1си модду СВЧ-1'онераторш и обр'^&тийпемшд грунтом.

Повышение коэффициента использования СВЧ-энергии выражается в увеличении поглощаемой грунтом мощности в среднем на 15 %.

Измерение температуры нагрева материала в СШ-поле позволяет более адекватно контролировать и управлять технологическим процессом обработки, но,при этом, датчик температуры долЦен отвечать специфическим требования.": защищенность от наводки СЬЧ-энср-гии, точность, быстродействие, надежность, доступность элементов и простота конструкции. В соответствии с ними разработан датчик температуры материала г. СВЧ-поле, конструкция зонда которого показана на рис. V.

1 2 3 \

Рис. 7. Конструкция зонда температурного датчика: I - чувствительные элементы; 2 - теплопроводящий материал; 3 - кабель; 4 - сплетка; о - корпус; 6 - гибкий окран; 7- выходы.

Окехшрп,-/.витальным путем определена максимальная аосол.л-иая погрешность - 1° в интервале рабочих температур 0.. .101) С, что является достаточным для контроля нагрева в случаях практического г.римзноиил. Также предложены моры по повышения динамически, точности датчика температуры при интенсивном СВЧ-иагреве.

Огедтствкэ нагрузки в камере работающей СШ-усташвнч» является крайне нежелательным, аварийным режимом, и нелиауьль-ное его вьивлааю довольно слокпо, а в некоторых случаях исодю-х'еюю. Зхо относился особенно к установкам с устройством перо -о!'!Ж7:ои;:л '¿'-¿В 1с?ирср), например печь "Элостроиика", часто исш-е'/ал для СЬЧ-с б раб л тки е.-х. продуктов и материалов, Алюл->;г.ч СЛС'.; ССг.СВКУЙ ЬрСДКазЬйЧаМв - ИОВиСК'Л, риншжсрмсп-

к>. 1« ллис^, спирор циюш^есг.й «¿снас? р:• и 1ио/,сло1Чи; иа~

пряженности ЭШ в последней. Попытка выявить аварийный режим сталкивается со сложной картиной тока магнетрона или радиопомех в зоне расположения магнетрона.

Проведенные эксперименты по выявлению отличительного признака отсутствия нагрузки в капере показали, что при положении стирера (85...90)° уровень выходного сигнала от схемы измерения напряженности поля в волноводе печи является в достаточной мере информативным. Результаты экспериментов при минимальной нагрузке (100 г воды) и при аварийном режиме показаны на рис. 8.

Рис. 8. Экспериментальные зависимости выходного сиг -нала схемы из -мерения от угла поворота стирера:

1 - при минимальной

нагрузке;

2 - аварийный рэким.

На основе анализа этих результатов разработано устройство

защиты СВЧ-печи от включения без нагрузки. Оно состоит из блока сравнения и усилительно-коммутационной части. В блоке сравнения сигнал от измерительной схемы напряженности поля в волновода сравнивается с опорным напряжением только е моменты поворота стирера на угол ( УО п-360 т.е. когда чувствительность измеритель -ной схемы гс аварийному режиму максимальна, что гарантирует надежное отключение магнетрона.

связи с задачами исследования было разработано микро -процессорное устройство на элементной база серии Мо£огоба 6ЯОО (болгарский аналог СМ 600). В схемной архитектуре заложена уни -версальносгь и возможность расширения числа исследуемых параметров и контролируемых (управляемых) режимов СВЧ-устанопки. В схему устройства входят: блок синхронизации, оперативная и постоян-

лая память, интерфейсные схемы, программируемый таймер, 8-разрядное ДЦП, клавиатура, цифровой индикатор, кварцевый генератор и усилительно-коммутационные блоки. Апробированы и налажены программные средства, обеспечивающие следующие функции устройства;

- ввод посредством клавиатуры ряда значений времени работы

ь с) СВЧ-установки при соответствующей мощности Ч Р^.Вт);

- управление режимами нагревг по заданному оператором алгоритму и одновременная запись значений температуры материала по восьми и напряженности ЙМП по двум каналам', а частота сканирования всех датчиков выбирается из интервала 0,2...15 с;

- отображение записанной в памяти информации на цифровом индикаторе с целью ее дальнейшей обработки.

Объем разработанного программного обеспечения на Ассемблере составил 3 килобайта. Для создания микропроцессорного блока и наладки всех программ применялись средства ЭВМ ИЗОТ 220М и "Пра -вец-8" в лабораториях ГУ "А.Кънчев" г.Русе, Республика Болгария.

В четвертой главе приведена экономическая оценка эцх}активности СВЧ-уетановни, обрабатывающей материал с минимальным отражением энергии. Расчет проведен на примере обеззараживания тепличного грунта в технологии выращивания цветов при условии круглогодичного использования установки. Расчетный экономический эффект составил 3485 руб/год на одну установку, благодаря уменьшению затрат на ремонт и техническое, обслуживание, повышению производительности и снижению затрат электроэнергии.

ОБЦЙЙ ВЫВОДЫ

1. Обзор современных сельскохозяйственных СВЧ-технологий и технических средств их осуществления показал, что требуются разработка и внедрение универсальных СВЧ-установок с возможностью адекватной компенсации изменения параметров обрабатываемого материала.

2.Анализ существующих методов (поглощения, плавного перехода, компенсирующей неоднородности) снижения отраженной СВЧ-знергии в генератор показал, что они недостаточно эффективны и не обеспечивают надежную защиту генератора при изменения параметров объекта в ходе СЗЧ-нагрева: влажность, плотность, теплопроводность и др.

3. Повышение эффективности работы СЬЧ-установпИ может быть достигнуто как за счет снижения потерь электромагнитной энергии при передаче ее в объект, так и увеличением надежности путем спи-

ШНИЯ влияния отраженной оШ на генератор. Предпочтительнее уменьшение коэффициента отражения, что способствует решению обеих задач,

4. Анализ распространения плоской ЭМВ в трехслойных структурах и в структурах с дополнительным слоем доказывает возможность снижения коэффициента отражения теоретически до нуля перемещением экрана. Полученная математическая модель позволяет определить геометрические размеры отдельных слоев для достижения этой цели. В итоге создам способ СВЧ-обработки сельскохозяйственных материалов с минимальным отражением энергии, что повышает производительность и надежность работы установки.

о. (Экспериментальные исследования отражения ЭМВ СВЧ от структуры) включаж','?й обрабатываемый слой из воды, подтвердили теоретические результаты о^характере изменения коэффициента отражения. При стери.шг?.ции тепличного грунта на лабораторной уста -новке за счет подстройки положения экрана повышается уровень энергии, поглощаемой гр/лтом за счет уменьшения отражения ЭМВ. благодаря этому лроидвддятелыюсть установки увеличивается в среднем на 15 %. .

6. При работе датчика температуры материала в СВЧ-поле отсутствовала наводка СВЧ-энергии, а исследование его точности в составе микропроцессорного устройства показало, средняя абсолютная погрешность не превышает 0,4°.. Яредлояедные меры по улучшению динамических характеристик даддаа дозволяют применять его для точного измерения в процессах жменямядого СВЧ -нагрева.

7. Разработанное устройство защиты мйтаетрона в СВЧ-пе -чах со стирером учитывает его влияние вд информативный признак аварийного режима и позволяет своевремеда? отключать генератор, увеличив, тем самым, его срок службы и сдазив расходы на ремонт.

8. Расчеты экономических показателей базовой СВЧ-установ-ки для подготовки тепличных грунтов в условиях цветоводческого хозяйства и предлагаемой установки с минимальным отражением энергии СВЧ показали, что:

- уменьшаются затраты на ремонт и техническое обслуживание на 2908 руб. в год;

- на 17 % повышается производительность установки, в той же мере уменьшается затраты электроэнергии,"

- годовой производственный э^кз.кт увеличивается на 5610 руб;

- обеспечивается среднегодо®с;й экономический зф|йкт на одну установку в размере 3485 руб.

ЛУБШАЦШ

1. Бородин И.Ф., Михайлов М.Д. Целесообразность применения микропроцессоров в нагревательных СВЧ-установках сельскохозяйственного нозначения// Тез.выступл. X научи, конф. болг. аспир. в СССР с. меж-дунар. учасрт.- М., прилож. газ. Дружба,- № 26, 1988,- С. 49.

2. Решение ВШИГПЭ форма i/9 от 22.11.89 г. по заявке № 4622675/ 24 от 29.12.83 г. Способ обработки диэлектрических материалов / Бородин И.4>., Вендин C.B., Кузнецов С.Г., Михайлов М.Д.

3. Кузнецов С.Г., Вендин C.B., Михаилов М.Д. Лабораторная СВЧ-установка // Автоматика и электромагнитные поля в сельском хозяйстве: Сб. научн. трудов/ МИИСЛ.- М., 1989.- С. 23-28.

4. Бородин И.Ф., Кузнецов С.Г., Михайлов М.Д. Микропроцессорное .управление СВЧ-ус-тановкой сельскохозяйственного назначения // Тез. выступл. XI научн. конф. болг. аспир. в СССР с междунар. участ.- М., прилож. газ. Дружба.- № 25, I989,- С. 56.

5. Решение ВШ1ИГИЭ форма 1/9 от 04.04.90 г. по заявке № 4730130/ 09 от II.08,89 г. Устройство для СВЧ-обработки / Кузнецов С,Г., Михайлов М.Д., Андреев С.А., Андержанов А.Л.

6. Михайлов М.Д. и др. Способ И устройство управления СВЧ- обработкой сыпучих материалов // Автоматика и вычислительная техника в сельскохозяйственном производстве: Сб. научн. трудов / МШСП,- М., 1990.- С. 10-14.

7. Кузнецов С.Г., Михайлов Й.Д. Исследование режимов работы СВЧ-печи "Электроника" // Автоматика и йьМИслительная техника в сельскохозяйственном производстве: Сб. научЯ» трудов / МИИСЛ.- M., 1990.-С. 45-48,