CN109587858B - 一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，包括矩形腔壳体，矩形腔壳体内设置有矩形腔，矩形腔壳体外的左右两侧分别设置有采集矩阵和馈入波导，往馈入波导中馈入加热微波，加热放置在矩形腔内的被加热体后，采集矩阵能通过采集管阵列将加热微波滤除，满足微波泄漏标准，同时通过采集光纤采集被加热体发出的红外波并传输至红外成像仪中，使得微波加热过程中的温度分布可直观地显示在红外成像仪上，克服了在高功率微波环境下，微波加热的红外信号采集的难题，让被加热物体各部分的温度分布数字化成为可能，有利于微波加热的温度数字化控制。

Description

一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置
技术领域
本发明涉及微波加热的热像采集技术，特别是一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置。
背景技术
微波加热技术是利用微波的能量对物体进行加热，除了被用于家用微波炉外，同样是工业加热领域的重要技术，但由于如微波陶瓷烧结、烟草烘烤、微波化学制药等加工生产工程所使用的微波通常为大功率微波，导致被加热体在高功率微波环境下很难进行温度采集成像，成为了微波大功率加热的可视化调控的瓶颈，不利于工业大功率微波加热的温度数字化控制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、能进行微波加热体温度分布信息采集的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，包括矩形腔壳体，所述矩形腔壳体内设置有矩形腔，所述矩形腔壳体外的左右两侧分别设置有采集矩阵和微波馈入波导。
所述采集矩阵包括由若干采集管组成的采集管阵列以及数量与所述采集管相同的采集光纤，所述采集管的管腔与所述矩形腔相连通，装配后，所述采集光纤由所述采集管的管腔中伸入所述矩形腔内。
所述采集管的管口半径为0.8mm～1.2mm，所述采集管的长度为3cm～5cm。
在加热温度小于和等于100℃时，所述采集光纤为塑料光纤。
在加热温度大于100℃时，所述采集光纤为二氧化硅光纤。
所述采集管阵列为圆形阵。
所述采集管阵列为矩形阵。
所述采集管由金属材质构成。
所述馈入波导为与所述矩形腔相连通的微波馈入波导管微波馈入波导管。
本发明的有益效果是：本发明的馈入波导能馈入加热微波加热放置在矩形腔内的加热体，采集矩阵能通过采集管阵列将加热微波滤除，满足微波泄漏标准，能通过采集光纤采集被加热体发出的红外波并传输至红外成像仪中，使得微波加热过程中的温度分布可直观地显示在红外成像仪上，克服了在高功率微波环境下，微波加热的红外信号采集的难题，让加热物体各部分的温度分布数字化成为可能，有利于工业微波加热的温度数字化控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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，本领域技术人员在没有做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。
“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，包括矩形腔壳体1，所述矩形腔壳体1内设置有矩形腔2，所述矩形腔壳体1外的左右两侧分别设置有采集矩阵和馈入波导3，所述馈入波导3为与所述矩形腔2相连通的微波馈入波导管，所述采集矩阵包括由若干采集管5组成的采集管阵列4以及数量与所述采集管5相同的采集光纤6，所述采集管5的管腔与所述矩形腔2相连通，装配后，所述采集光纤6由所述采集管5的管腔中伸入所述矩形腔2内，在进行微波加热信号采集时，若干采集光纤6的末端采集红外波，另一端排列秩序扎成束，并对准红外成像仪的接收镜头，将加热体7放入所述矩形腔2后，通过微波发生器从所述馈入波导3中馈入加热微波(微波发生器的微波头与微波馈入波导管对接)，使得被加热体7受热并散发红外波，此时矩形腔2内的红外波以及加热微波经由采集矩阵往外排送，所述采集管阵列的采集管由金属材质构成，并焊接在所述矩形腔壳体1外，所述采集管5的管口半径为0.8mm～1.2mm，所述采集管5的长度为3cm～5cm，在本实施例中，所述采集管5的管口半径为1mm，长度为5cm，所对应的最低模式H11模的截止波长远小于2.45GHz的加热微波波长，属于截止波，使得长度为10cm的采集管5能将加热微波所滤除，满足微波加热的微波泄漏标准，而被加热体7产生的温度红外信号则通过采集光纤6引出至红外成像仪中，使得微波加热过程中的温度分布可直观地显示在红外成像仪上，克服了在高功率微波环境下，微波加热的红外信号采集的难题，让加热物体各部分的温度分布数字化成为可能，有利于微波加热的温度数字化控制。
圆波导中(即采集管)由于截止而引起的电磁波的衰减因子α为
其中λc,fc分别为圆金属管波导(即采集管)中的最低模式H11模的截止波长与截止频率。
圆金属管波导中的最低模式H11模的截止波长为：
λc＝3.41a
当采集光纤引出采集管内径为1毫米，管长为5厘米，加热微波工作频率为2.45GHz，进入采集管中的微波功率为1毫瓦时，能用上述公式计算出每根金属管泄漏的微波功率为1X10-86毫瓦，若采集光纤的总数为10000根，插入采集管处的面积为200平方厘米，则由采集管阵列所引起的微波辐射强度小于1X10-83毫瓦/平方厘米，对比国家微波炉的微波辐射标准4X10-6瓦/平方厘米，此辐射可以忽略不计。
当采用低功率微波加热被加热体7时(即加热温度为100度在以采用塑料光纤作为所述采集光纤6，若采用高功率微波加热被加热体7(即应用于高温工业加热)，采用二氧化硅光纤作为采集光纤6。
所述采集管阵列4的形状及采集管5数量可根据被加热体7的类型决定，其集管阵列5的形状可为矩形阵、圆形阵或其他形状的阵列。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于它包括矩形腔壳体（1），所述矩形腔壳体（1）内设置有矩形腔（2），所述矩形腔壳体（1）外的左右两侧分别设置有采集矩阵和馈入波导（3）；
所述采集矩阵包括由若干采集管（5）组成的采集管阵列（4）以及数量与所述采集管（5）相同的采集光纤（6），所述采集管（5）的管腔与所述矩形腔（2）相连通，装配后，所述采集光纤（6）由所述采集管（5）的管腔中伸入所述矩形腔（2）内；
所述采集管（5）的管口半径为0.8mm～1.2mm，所述采集管（5）的长度为3cm～5cm；
所述馈入波导（3）为与所述矩形腔（2）相连通的微波馈入波导管。
2.根据权利要求1所述的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于在加热温度小于和等于1000C时，所述采集光纤（6）为塑料光纤。
3.根据权利要求1所述的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于在加热温度大于1000C时，所述采集光纤（6）为二氧化硅光纤。
4.根据权利要求1所述的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于所述采集管阵列（4）为圆形阵。
5.根据权利要求1所述的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于所述采集管阵列（4）为矩形阵。
6.根据权利要求1所述的应用于高功率微波加热的光纤阵列热像采集装置，其特征在于所述采集管（5）由金属材质构成。
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