Многие не раз слышали выражение СВЧ, видели эти буквы на разных приборах или инструкциях к ним. Однако далеко не все знают, что обозначает эта аббревиатура. Подробная расшифровка СВЧ поможет лучше понять суть этого термина и узнать, в каких областях он применяется чаще всего.
Сверхвысокая частота
Дословно сокращённое выражение расшифровывается как сверхвысокая частота. Для обывателя эти слова могут показаться непонятными. Чтобы лучше понять, что значит СВЧ, необходимо иметь хотя бы минимум знаний из области физики. Эта наука изучает разные типы электромагнитного излучения:
- сверхдлинное (радиоволны);
- терагерцевое;
- инфракрасное;
- оптическое;
- ультрафиолетовое;
- жёсткое и рентгеновское.
Волны сверхвысокой частоты занимают место между частотой инфракрасной дальней области и ультравысокими частотами. Их длина образует широкий диапазон от одного миллиметра до тридцати сантиметров. В сравнении со сверхдлинными радиоволнами, длина которых измеряется сотнями метров, размер СВЧ-волн чрезвычайно мал, поэтому их ещё называют сантиметровым или дециметровым диапазоном. В зарубежной литературе излучение сверхвысокой частоты принято называть микроволновым.
Особенность волн со сверхвысокой частотой заключается в том, что они объединяют в себе свойства, присущие как световому излучению, так и радиоволнам. К примеру, так же как и лучи света, СВЧ-волны способны отражаться, фокусироваться, распространяться по прямой.
Спутниковая связь и радиолокация
Ещё одно сходство такого излучения со световыми лучами заключается в способности передавать информацию в режиме повышенной плотности. Т. е. один луч сверхвысокой частоты может транслировать до тысячи телефонных разговоров. Это свойство позволило с успехом применить СВЧ-излучение:
В радиолокации. Суть использования СВЧ в радиолокационном оборудовании заключается в том, что запущенные в пространство короткие и интенсивные импульсы частично отражаются от удалённых предметов, возвращаются и регистрируются специальными приборами. Интерес к такой технике обнаружения предметов возник ещё во время Второй Мировой войны, когда чрезвычайно остро стоял вопрос поиска.- В коммерческих линиях связи. Преимущество использования лучей сверхвысокой частоты в этой области заключается в траектории их распространения. В отличие от других волн, используемых для обеспечения связи, СВЧ проходят не по линии поверхности земли, имеющей множество неровностей, а по прямой от одной ретрансляционной станции к другой. Чтобы сигнал передавался быстро и качественно, такие станции располагают на большой высоте через каждые 50 км. Обустройство коммерческих линий обходится достаточно дорого, но цена полностью компенсируется низким потреблением электроэнергии и высокой информационной ёмкостью каналов связи.
Ещё одна сфера, где эффективно используются СВЧ-волны — это спутниковая связь. На суше она обеспечивается с помощью системы радиобашен, транслирующих сигналы на большие расстояния. В случае с межконтинентальными переговорами роль ретрансляторов выполняют искусственные спутники, располагающиеся на геостационарной орбите Земли. В каждом спутнике сосредотачиваются тысячи каналов связи, гарантирующих одновременную передачу высококачественных телефонных и телевизионных сигналов пользователям современных устройств.
Применение в быту
Наверняка каждый, кто хоть раз задумывался, что значит СВЧ, как расшифровывается это выражение, сразу же вспоминал про микроволновую печь. Этот устройство является, пожалуй, самым известным примером использования волн сверхвысокой частоты в быту. В его основе заложено тепловое воздействие СВЧ-волн.
Это свойство было случайно обнаружено американским учёным-физиком Перси Спенсером в далёком 1942 году. В результате, спустя три года, учёный получил патент на применение излучения в процессе приготовления пищи. Уже через пару лет в военных госпиталях и столовых появилось устройство весом более 300 кг, являющееся прототипом современной микроволновки. За несколько десятилетий прибор существенно изменился. В него была встроена микропроцессорная система управления, появился вращающийся стол. Современные модели имеют возможность соединения с интернетом.
Несмотря на все модернизации и видоизменения, главным достоинством микроволновой печи была и остаётся скорость разогрева и приготовления пищи. Эта скорость обеспечивается благодаря тепловому воздействию микроволн не только на поверхность, а на весь объём продукта.
Устройство и принцип работы микроволновки
Устройство микроволновой печи нельзя назвать чересчур сложным. Её конструкция состоит из:
Металлической камеры. В неё помещают продукты для приготовления.- СВЧ-излучателя (магнетрона).
- Трансформатора. Он обеспечивает магнетрон высоковольтным питанием.
- Волновода. По нему излучение от магнетрона передаётся к камере.
Равномерный разогрев пищи в печи обеспечивается за счёт вращения специального столика. Встроенный внутрь вентилятор помогает избежать перегрева в процессе работы, электронные схемы делают управление микроволновкой максимально удобным и безопасным.
Разогрев продуктов, помещённых в металлическую камеру, происходит за счёт воздействия на них мощных лучей частотой 2450 МГц. Проникая внутрь на глубину порядка 3 см, эти лучи приводят в движение полярные молекулы, в большом количестве присутствующие во всех продуктах питания. В результате интенсивного движения молекул пища быстро разогревается.
Во время работы микроволновки температура внутри камеры достигает очень больших значений, поэтому в конструкции предусмотрен специальный элемент, предохраняющий прибор от перегрева — термопредохранитель (термореле). Основной деталью термореле является биметаллическая пластина, способная изменять форму под влиянием температуры.
Когда уровень нагрева достигает предельных значений, пластина меняет форму и заставляет действовать толкатель, который размыкает соединение пластин контактной группы и останавливает работу СВЧ-печи. По мере снижения температуры пластина регулятора возвращается в первоначальное положение, контакты замыкаются, устройство снова начинает свою работу.
Помимо бытового использования, печи, работающие на основе СВЧ-излучения, нашли применение в промышленности. Их используют для обработки стройматериалов, размягчения горных пород, рекультивации нефти и др.
