2.1 Электромагнитная совместимость (ЭМС) и обеспечение безопасности

Промышленный СВЧ-нагрев материалов включает в себя оборудование с повышенным потенциалом риска для здоровья и безопасности вследствие возможности выброса СВЧ-энергии в окружающую среду, через открытое отверстие системы, а также использование очень высоких напряжений. Потенциальные опасности от утечки микроволновой энергии из аппликатора или отверстия могут быть классифицированы на две группы. Первая позиция опасности для здоровья относится к прямому риску для персонала и людей в непосредственной близости. Другая форма опасности, называемая электромагнитной совместимостью (ЭМС), относится к помехам микроволновой энергии, которая имеет вероятность вызвать электромагнитные помехи радио- и телекоммуникаций, или сбои в работе электронных компонентов и оборудования. Различные регулирующие органы должны обеспечить соблюдение стандартов облучения, которые имеют дело с дозой электромагнитного воздействия на человека. В Соединенных Штатах предельные уровни воздействия находятся в диапазоне от 1 Вт / м до 1000 Вт / м. Первое значение считается самым безопасным в соответствии со всеми условиями в то время как воздействие выше последнего показателя считается опасным. В Великобритании, Национальный совет по радиологической защите (NRPB) дает рекомендации по ограничению воздействия на людей электромагнитных полей, на основе результатов исследования, проведенного Международной комиссией по неионизирующей радиационной защите (ICNIRP). Единицей измерения является удельный коэффициент поглощения, который является скоростью поглощения электромагнитной энергии на единицу массы. Для контролируемой (профессиональной) и неконтролируемой (общественной) среды были установлены следующие ограничения: 0,08 Вт / кг -- 0,4 Вт / кг. Для промышленного микроволнового нагрева приняты следующие уровни для микроволновой печи: утечка энергии ниже 10 мВт / см и 5 мВт / см на 2450 МГц и 896 МГц соответственно в течение времени эксплуатации 6 мин для обеих частот, измеренные при расстояние 5 см от оборудования. Близость частот ISM и тех, которые используются для связи и телекоммуникации заставляет директивы и законы, которые управляют электромагнитной совместимостью ограничивать электромагнитные помехи с другими устройствами. Часто требования ЭMC для здоровья и безопасности различаются между разными континентами и странами. Для того, чтобы гарантировать обнаружение микроволновой утечки и, следовательно, свести к минимуму её вредное воздействие, в микроволновых печах используются специальные аппараты. Такие устройства содержат датчик температуры (термистор или термопара), который нагревают с помощью микроволнового потока. Интенсивность изменения температуры пропорциональна величине СВЧ потока, который устройство регистрирует как мВт / см. Кроме того, различные виды специализированного оборудования, вместе называемые дросселями, используются для уменьшения утечки в микроволновой печи до допустимых уровней. Два типа дросселей используют резистивные и отражательные дроссели на основе метода, используемого для ослабления вытекающей микроволновой энергии. Хотя некоторые исследователи провели обширные работы по проектированию, моделированию и конструированию СВЧ дросселей и фильтров, опасно и нежелательно использовать их результаты непосредственно в конструкции дросселей для новой системы микроволновой печи по следующим причинам: при проектировании и вводе в микроволновых дросселей, точная проверка электрической спецификации предложенных дросселей должна быть осуществлена при рабочих условиях для сравнения с допустимым уровнем. Тем не менее, большинство из проектируемых дросселей не подходит для широкого диапазона рабочих условий, но они предназначены для конкретного фиксированного состояния.

Стабильность частоты СВЧ-магнетрона зависит от нагрузки. Дроссели будут вести себя по-разному в зависимости от отличий в обработке сырья. Тем не менее многие виды дросселей используют удельную нагрузку для проверки. Это означает, что результаты не будут пригодны для проектирования дросселей для микроволновой системы, предназначенной для обработки различной нагрузки. Кроме того, большинство из дросселей были испытаны, и было подтверждено, что когда микроволновая система пуста (без нагрузки), производительность будет отличаться по сравнению с нагруженной системой. Поэтому крайне важно при проектировании дросселей или фильтров для открытого волновода непрерывной СВЧ-системы для работы с людьми разрабатывать специальные штуцеры для системы для того, чтобы уменьшить утечки в микроволновой печи, не поддающиеся обнаружению. Это объясняется влиянием диэлектрических свойств нагрузки, и вызванные этим допуски могут существенно влиять на производительность дросселей на низких частотах. Выбранная частота работы в СВ диапазоне непосредственно влияет на размер полости и диэлектрические свойства материалов. В дополнение скажу, что глубина проникновения СВЧ излучения в обработанных минералах зависит от частоты так, что проникновение больше на более низких частотах. Выбор микроволнового резонатора производится с учетом ожидаемой пропускной способности, однородности электрического поля, требований плотности мощности.

В настоящее время для безопасного использования микроволновых камер существует достаточное количество небольших, но важных устройств.