CN105722264A - 一种提高微波加热均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波加热领域，是指一种提高微波加热均匀性的方法，解决了现有技术中微波加热不均匀的技术问题；包括微波加热腔体和微波馈入源，还包括矩形波导及调节矩形波导直线运动的机械装置，所述矩形波导在机械装置上沿微波加热腔体匀速循环运动。本发明所公开的一种提高微波加热均匀性的装置，通过改变矩形波导金属壁的位置从而改变加热腔的电场，以提高加热的均匀性；通过对微波加热腔的改进，进一步提高微波加热的均匀性；所述显示装置实现对加热过程的实时监控，避免安全事故的发生。

Description

一种提高微波加热均匀性的方法

技术领域

本发明涉及微波加热领域，特别是指一种提高微波加热均匀性的方法。

背景技术

通过矩形波导的金属壁移动，实现对腔体内电磁场分布的相位调节，可以提高加热的均匀性。

亟待出现一种可有效改善微波加热均匀性问题的新型加热方法。

发明内容

本发明公开的一种提高微波加热均匀性的方法，解决了现有技术中微波加热不均匀的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种提高微波加热均匀性的装置，包括微波加热腔体和微波馈入源，还包括矩形波导及调节矩形波导的金属壁直线运动的机械控制装置，所述矩形波导在机械装置上沿微波加热腔体匀速循环运动。进一步地，所述矩形波导的金属壁在运动中处于终端短路状态。

优选地，所述匀速循环运动具体的是以加热腔体中心位置为原点的往复运动。

进一步地，具有调节等效金属壁移动的电场调制模块，还包括温度监控系统。

优选地，所述温度监控系统还包括实时显示仿真加热过程，并对加热过程进行实时监控的显示装置，所述显示装置连接建模模块。

本发明所公开的一种提高微波加热均匀性的装置，通过改变加热腔的电场，以提高加热的均匀性；通过对微波加热腔的改进，进一步提高微波加热的均匀性；所述显示装置实现对加热过程的实时监控，避免安全事故的发生。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所公开的一种提高微波加热均匀性的装置，包括微波加热腔体和微波馈入源，还包括矩形波导及调节矩形波导金属壁直线运动的机械控制装置，所述矩形波导在机械装置上沿微波加热腔体匀速循环运动。

进一步地，所述矩形波导在运动中处于终端短路状态。

优选地，所述匀速循环运动具体的是以加热腔体中心位置为原点的往复运动。

进一步地，具有调节等效金属壁移动的电场调制模块，还包括温度监控系统。

优选地，所述温度监控系统还包括实时显示仿真加热过程，并对加热过程进行实时监控的显示装置，所述显示装置连接建模模块。

本发明所公开的通过矩形波导在运动中处于终端短路状态调节微波加热腔的电场，从而提高微波加热均匀性是基于空间坐标变换理论：

首先定义坐标变换：

$\stackrel{\→}{r}\→{\stackrel{\→}{r}}^{\′}=T\left(\stackrel{\→}{r}\right)$

其中和分矩形波导在运动中出于终端短路状态组保持形式不变。因此，在不同的坐标系下，新坐标系下的介电函数和磁导率可表示为：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ϵ}}}=\mathrm{\ϵ}\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Λ}}}$

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}=\mathrm{\μ}\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Λ}}}$

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Λ}}}=\left(\det \stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}}\right)\·{({\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}}}^T\·\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}})}^{-1}$

其中，ε和μ是原坐标系下的介电函数和磁导率。为雅可比张量，可表示为:

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}}=\left[\begin{array}{ccc}\∂x^{\′}/\∂x& \∂x^{\′}/\∂y& \∂x^{\′}/\∂z\\ \∂y^{\′}/\∂x& \∂y^{\′}/\∂y& \∂y^{\′}/\∂z\\ \∂z^{\′}/\∂x& \∂z^{\′}/\∂y& \∂z^{\′}/\∂z\end{array}\right]$

两个坐标下的电场和磁场可表示为雅可比张量关系：

$\stackrel{\→}{E}\left(\stackrel{\→}{r}\right)={\left({\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}}}^T\right)}^{-1}\·\widetilde{\stackrel{\→}{E}}\left({\stackrel{\→}{r}}^{\′}\right)$

$\stackrel{\→}{H}\left(\stackrel{\→}{r}\right)={\left({\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{J}}}^T\right)}^{-1}\·\widetilde{\stackrel{\→}{H}}\left({\stackrel{\→}{r}}^{\′}\right)$

空间坐标变换在波导金属边界移动加热中的应用

设移动的过程中的新的坐标为(x′,y′,z′)。基于7.1中的空间坐标变换理论，新坐标系与旧坐标系(x,y,z)之间的关系可以表示为：

$x^{\′}=\frac{x_1^{\′}-x_0}{x_1-x_0}(x-x_0)+x_0$

y′＝y

z′＝z

可表示为：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Λ}}}=\left[\begin{array}{ccc}1/a& 0& 0\\ 0& a& 0\\ 0& 0& a\end{array}\right]$

其中： $a\left(t\right)=\frac{\∂x^{\′}}{\∂x}=\frac{x_1^{\′}\left(t\right)-x_0}{x_1-x_0}$

这样可以通过联合COMSOLMultiphysics多物理场仿真软件，利用坐标变换理论实现局部区域的物理参量调节来等效金属壁移动产生的效果。

当矩形波导终端短路时，波导中的场处于驻波分布状态。短路面处为电场的波节点，距离短路面λ/4处为电场的波腹点。波导中电场分布具有λ/2重复性，因此调节BJ-22波导短路面位置，当加热物料置于矩形波导中时，可以通过调节短路面的位置来实现物料所处位置的电场大小调节。短路面以匀速运动左右移动，单边移动时长相同，微波源和输出功率在正常范围内，微波能量经环形器进入BJ-22微波加热腔体，反射的微波再次经环形器后被匹配负载吸收。

本发明所公开的一种提高微波加热均匀性的装置，通过改变加热腔的电场，以提高加热的均匀性；通过对微波加热腔的改进，进一步提高微波加热的均匀性；所述显示装置实现对加热过程的实时监控，避免安全事故的发生。

当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种提高微波加热均匀性的装置，包括微波加热腔体和微波馈入源，其特征在于，还包括矩形波导及调节矩形波导金属壁运动的机械控制装置，所述矩形波导的金属壁在机械装置上沿微波加热腔体匀速循环运动。

2.根据权利要求1所述的一种提高微波加热均匀性的装置，其特征在于：所述矩形波导在运动中处于终端短路状态。

3.根据权利要求2所述的一种提高微波加热均匀性的装置，其特征在于：所述匀速循环运动具体的是以加热腔体中心位置为原点的往复运动。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种提高微波加热均匀性的装置，其特征在于：具有可调节等效短路面移动的电场调制模块，还包括温度监控系统。

5.根据权利要求4所述的一种提高微波加热均匀性的装置，其特征在于：所述温度监控系统还包括实时显示仿真加热过程，并对加热过程进行实时监控的显示装置，所述显示装置连接建模模块。