CN110800713A - 一种便携式微波杀虫机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式微波杀虫机，包括杀虫机本体；杀虫机本体通过预留插座与发电组件相连接；杀虫机本体包括波导管、磁控管、绝缘手柄；波导管的左端设置有绝缘手柄、右端设置有聚能天线；聚能天线关于波导管的水平中心线对称设置；波导管的外壁上均匀开设有多个圆孔，多个圆孔内对应设置有多个磁控管；磁控管的输出口均插置于圆孔内；波导管的左侧外壁上设置有预留插座；预留插座的一端与手柄开关相连接、另一端与外接插头匹配相接；外接插头通过电源线与发电组件相连接。本发明用微波形式处理死亡松树，不仅易靠近受害或高大的树木，杀虫方便，而且减小了劳动强度，降低了操作危险性；同时有效减轻了设备重量，利于运输，方便携带进山林。
Description
技术领域
本发明涉及一种杀虫机，尤其涉及一种便携式微波杀虫机。
背景技术
农业和林业生产中有的害虫侵染后用农药难以杀灭，或受地理环境的影响难近距离施药或虫子侵入树木深部用传统的方法无法杀灭。比如，松树感染松材线虫病后除治难度非常大，一是传播媒介的松褐天牛钻入树内取食越冬难用传统方法杀灭，二是松材线虫侵染后杀虫难。松材线虫病，又称松树萎蔫病，是由于松材线虫寄生在松树体内而导致树木迅速死亡的一种毁灭性疫病，其传播蔓延迅速、防治困难，被称为松林的癌症，是国内的重大森林植物检疫对象，已被列为我国19种林业检疫性有害生物之首。我国于1982年秋季在南京中山陵被发现，主要靠松褐天牛传播蔓延，至今已遍布江苏、浙江、安徽、广东、山东等地。
现阶段处理死亡松树的方法是把死树扛到山下后运到集中处理点加热粉碎处理。此方法劳动强度大、危险性强，尤其是山体悬崖峭壁上的松树处理难度更大。使用农药杀虫带来的化学污染不容忽视，对环境和人体健康造成危害，利用微波杀虫属物理方法，只要选择合适的波段，足够的强度和时间，杀灭植物或树杆内的害虫是可行的，无残留、效率高。微波杀虫灭菌已广泛应用在日常生活、工业、农业中。
但目前的物理或微波杀虫机主要存在以下问题：1、微波设备存在较高的电压4000V，对人身安全有一定的危险；2、微波设备需要大约3KW的电力供应，发电机体积大、重量重，不方便运输，携带进山林困难；3、不易靠近受害或高大的树木，不方便杀虫。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种便携式微波杀虫机。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种便携式微波杀虫机，包括杀虫机本体；杀虫机本体通过预留插座与发电组件相连接；杀虫机本体包括波导管、磁控管、绝缘手柄；波导管的左端设置有绝缘手柄、右端设置有聚能天线；聚能天线关于波导管的水平中心线对称设置；聚能天线把散射的微波反射回来作用于树干上，使微波利用率提高，同时防止微波辐射对人体造成伤害；波导管的外壁上均匀开设有多个圆孔，多个圆孔内对应设置有多个磁控管；
磁控管为三个，三个磁控管沿波导管的左部外壁均匀排列；磁控管的输出口均插置于圆孔内；磁控管产生的微波进入波导管的空腔内耦合沿波导管的空腔向右输出，达到杀虫目的；
波导管的左侧外壁上设置有预留插座；预留插座通过导线与磁控管相连接；预留插座的一端与手柄开关相连接、另一端与外接插头匹配相接；外接插头通过电源线与发电组件相连接；
绝缘手柄为中空结构；绝缘手柄的右端设置有手柄开关；手柄开关通过导线与磁控管相连接。
进一步地，发电组件包括汽油发电机、开关电源；汽油发电机与开关电源相连接。
进一步地，磁控管为连续波磁控管；波导管为圆形波导管；波导管的管径为50-80mm。
进一步地，磁控管均通过螺栓与波导管紧固相接。
进一步地，聚能天线为花瓣状；聚能天线通过螺丝与波导管紧固相接；聚能天线的材质为铝板。
进一步地，绝缘手柄的材质为PPR管材。
本发明用微波形式对死亡松树现场处理，在不移动松树的情况下，直接杀死线虫和松褐天牛幼虫，杀虫率达到99.5％，减少松树的运输、加工，节约大量的劳动、加工成本。虽然微波设备存在一定的辐射，对身体有一定的作用，但只要不对人身直接照射，做好防护措施，危害不大。
本发明用微波形式对死亡松树现场处理，不仅容易靠近受害或高大的树木，杀虫方便，而且减小了劳动强度，降低了操作危险性；同时有效减轻了设备重量，利于运输，方便携带进山林。此外，本设计通过照射即可达到杀灭植物体内虫体的目的，投入小而且作业方便，既环保又安全，同时杀虫效果好，可广泛应用于各需要微波杀虫的植物。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明工作时磁控管产生的波形示意图。
图中：1、磁控管；2、波导管；3、聚能天线；4、绝缘手柄；5、手柄开关；6、电源线；7、发电组件；8、预留插座；9、输出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示的一种便携式微波杀虫机，包括杀虫机本体；杀虫机本体通过预留插座8与发电组件7相连接；设备总功率为3KW，由汽油发电机提供。优选地，设备手持部分杀虫机本体为3.5KG，电源部分发电组件7为29.5KG。能有效杀透深度为21.5cm，2分钟杀虫率达到99％。杀虫机本体包括波导管2、磁控管1、绝缘手柄4；波导管2的左端设置有绝缘手柄4、右端设置有聚能天线3；聚能天线3关于波导管2的水平中心线对称设置；聚能天线3外形酷似花瓣，聚能天线3把散射的微波反射回来作用于树干上，使微波利用率提高，单位能效集中，同时防止微波辐射对人体造成伤害；使用时，将波导管2的空腔对着松树即可。
波导管2的外壁上均匀开设有多个圆孔，多个圆孔内对应设置有多个磁控管1；磁控管1均通过螺栓与波导管2紧固相接。波导管2为圆形波导管。波导管2的管径为50-80mm。波导管2的内径设计为大于三个磁控管1的波长之和。波导管2由2mm铝板制作而成，和多个磁控管1紧密结合。波导管2能有效给磁控管1提供良好的散热，降低磁控管1的工作温度。利用波导管2作为散热片，使磁控管1省去散热装置，从而减轻了设备重量，方便携带；波导管2是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，波导管2用来传送超高频电磁波，通过它的脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地。波导管2在电路中呈现高通滤波器的特性：允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减。
磁控管1为三个，三个磁控管沿波导管2的左部外壁均匀排列；三个磁控管1在波导管2外圆周上120度均匀分布，三个磁控管1的微波集中到波导管2中，由波导管2出口，即聚能天线3方向发射。磁控管1的输出口9均插置于波导管2的圆孔内；磁控管1为连续波磁控管；连续波磁控管具有调谐速度快、调谐线性好等优点。磁控管1实际是一个电子二极管，在高压电场和磁场的双作用下产生2450KHZ的电磁波(微波)，由输出口9输出，进入波导管2，在波导管2耦合向前方输出。磁控管1的特点是功率大、效率高、工作电压低、尺寸小、重量轻、成本低。磁控管1产生的微波进入波导管2的空腔内耦合沿波导管2的空腔向右输出，达到杀虫目的；优选地，微波由三个磁控管1产生，三个磁控管1环绕在波导管2外，使单位面积内微波能量达到最高的3KW。波形如图2所示，对松树产生辐射，辐射深度大约21.5cm。
波导管2的左侧外壁上设置有预留插座8；预留插座8通过导线与磁控管1相连接；预留插座8的一端与手柄开关5相连接、另一端与外接插头匹配相接；外接插头通过电源线6与发电组件7相连接；在运输时，将外接插头拔下，使发电组件7与杀虫机本体分开运输。工作时插上外接插头，给磁控管1供电。
绝缘手柄4为中空结构；中空结构有利于内部走线。绝缘手柄4的右端设置有手柄开关5；手柄开关5位于绝缘手柄4后部，操作方便，利于设备小型化。手柄开关5控制发电组件7，在工作时接通，使磁控管1产生微波，当使用者离开时关闭电源，以保证使用者的安全。手柄开关5通过导线与磁控管1相连接。绝缘手柄4的材质为PPR管材。绝缘手柄4采用PPR管材，能起到很好的绝缘作用，同时有一定的机械强度。PPR管价格适中、性能稳定，耐热保温，耐腐蚀，内壁光滑不结垢，具有节能节材、环保、轻质高强、使用寿命长等优点。
发电组件7包括汽油发电机、开关电源；汽油发电机与开关电源相连接。使用开关电源，有效减轻重量，便于野外使用，发电组件7由3KW汽油发电机和开关电源组成，汽油发电机产生220V交流电源，开关电源把220V交流电变成4000V高压和3.3V灯丝电压供磁控管1使用。开关电源的控制由绝缘手柄4上的手柄开关5控制；当手柄开关5按下时高压电源输出，磁控管1工作；松开时磁控管1停止工作。用开关电源代替传统变压器减轻了设备重量，利于运输，方便携带进入山林进行杀虫。开关模式电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。汽油发电机具有以下优点：省油、低噪音、可靠：稳定的自动电压调节系统和机油警告系统；性能稳定、工作可靠，大大节省维修保养的耗时；自动电压调节器；发动机机油警告系统：当机油油位过低时,机油警告系统自动停止发动机运转,使发动机免受损坏。
聚能天线3为花瓣状；聚能天线3反射微波使微波不向外扩散，聚集到松树上，使能量利用率更高，辐射更加均匀。聚能天线3通过螺丝与波导管2紧固相接；聚能天线3的材质为铝板。聚能天线3由2mm铝板制作，有很好的散热作用，通过与磁控管1的有效结合，能大幅降低磁控管1的工作温度。
本设备中利用圆形波导管对微波进行集中，实际应用中，也可以用矩形波导管对微波进行集中，但重量有所增加；本设备用瓣状天线聚波，实际应用中也可用半球状天线，但设备将更加复杂、沉重。
本发明的射频(微波)杀虫机理：线虫(松褐天牛幼虫)与任何生物细胞一样，是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质，其中水是生物细胞的主要成分，含水量在75～85％。因为细胞的各种生理活动都必须有水参与才能进行，而细胞的生成繁殖过程，对各种营养物质的吸收是通过细胞膜质的扩散，渗透和吸附作用来完成，在一定强度射频场的作用下，树干中的虫类和菌类也会因分子极化弛豫，同时吸附射频能产生极化升温，使虫体内蛋白质受到无极运动和极性转换两方面作用，使蛋白质变性，而失去活性，使虫体死亡。
射频(微波)杀虫，实际就是利用微波对水分子和脂肪、核酸等水分子极性转换，产生的摩擦热对虫体进行加热，使虫体温度达到85℃以上，从而达到杀虫的目的。本发明有效的减轻设备重量，使单位面积功率增加，适用于野外工作，减少劳动强度。
本发明使用能减轻重量的开关电源，有效减轻设备重量，便于野外使用；利用波导管作为散热片，使磁控管省去散热装置减轻设备重量；利用波导使微波能量更加集中，提高能量利用率；利用波导管有效散热，降低磁控管的温度；利用瓣状天线有效利用微波反射，使微波利用率更高，单位能效集中。
微波炉是该项技术应用最广泛的实例之一，试验中用10㎝3含有线虫和天牛幼虫的木方，在微波炉功率700W时，3分钟达到杀虫100％的效果，而该设备3KW作用于60㎝3的木方时间约为2分钟，原理相同，只是单位面积功率加大，而相应的时间缩短。本设备总功率3000W，杀虫速度更快，效果更好。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
1.试验材料
1.1疫木材料：将松褐天牛侵入较多、且经分离镜检确认含松材线虫数量较多的新鲜疫木，锯成10×10×10cm，正方形木块若干，保温保湿待用。
1.2便携式微波发生器：微波工作频率2450MHz最大输出功率3000W。
2.试验方法
2.1选择内有较多松褐天牛幼虫活体的供试木块，分别经微波持续处理，如木块发出烧焦味或冒烟，则立即停止微波处理并记录持续时间。首先进行木块外观检查，自然冷却至室温后小心剖开，观察其内部材质是否有焦黄变色、碳化等损害情况，并记录新死亡和未死亡的天牛幼虫数量统计其死亡率。
2.2另取不同规格的供试正方形木块，在任一截面沿对角线剖成均等的2份，分别作为处理和对照，处理组木块用微波处理2min后自然冷却至室温后，与对照一起采用贝尔曼漏斗法分离，经相同时间分离后，各取1～3滴分离液进行镜检，记录分离液内活体线虫数量，以线虫的检出率来推算微波速杀线虫的效果。
2.3将处理组中线虫死亡率已达100％的木块进行喷雾保湿并保温25℃，即松材线虫卵孵化幼虫生长繁殖的最适温度持续一周后，重新采用贝尔曼漏斗法分离镜检，观察是否还能检出松材线虫，以此来测定高频微波对松材线虫卵的杀死效果。
3.结果与分析
3.1微波发射量对松褐天牛杀死率和木材材质的影响
表1微波发射量与松褐天牛死亡率材质损伤情况
注1高火档100％总功率
3.2所有经高频微波处理的木块，剖开后均没有松褐天牛幼虫活体，即使微波处理仅0.5min，也能达到死亡率100％。而对照组中的天牛幼虫活体较多，从处理效果看，天牛幼虫相对比松材线虫容易杀死，这可能是天牛幼虫个体相对较大，活体含水量多，微波吸收量大，比较容易杀死。
3.3供试的10cm厚度的木块，用微波持续处理1min以上，剖开检查都发生不同程度的焦黄变色，甚至碳化现象，且处理时间越长，厚度越大，内部材质损伤越严重，这可能是微波加热的特殊性，因微波处理时升温迅猛，但木块内部热交换比外部要慢得多，造成内部温度过高而损伤材质，因此微波处理木块时升温较快。
3.4线虫杀死率与疫木厚度无关
松木常用规格范围，即供试的10cm厚度的木块同时进行相同的微波处理，就松材线虫杀死率达100％的目标而言，结果没有差异，即线虫杀死率与供试的10cm范围内的木块厚度无相关性。
对处理组中线虫死亡率已达100％的木块，进行一周以上的保湿保温培养后，重新分离镜检，没有一个木块能检出活体松材线虫，证明高频微波对松材线虫卵的杀死率也能达到100％，能够彻底消除隐患，符合检疫上安全利用疫木的要求。
4.小结与讨论
高频微波处理松材线虫疫木，采用适当的处理，即先用短时间大功率快速杀虫可以实现既不损害疫木材质，又能达到疫木中的松褐天牛、松材线虫及其卵的杀死率100％的目标。在木材杀虫过程中应尽量将样品的厚度控制在微波穿透深度的范围内，可以有效改善杀虫均匀性。
用高频微波处理松材线虫疫木，与常规的药物熏蒸或热处理等方法相比，具有疫木处理均匀、时间短、变形小、杀虫效果好、污染少等优点，是值得深入研究的灭虫新手段，如能在工业化规模应用方面研制成功，不但可大大拓宽疫木正常安全利用的途径和范围，且能满足疫区大型松木包装企业，各口岸的进出口商品检验检疫局快速处理疫木及疫区部分村民物归原主的迫切愿望。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种便携式微波杀虫机，其特征在于：包括杀虫机本体；所述杀虫机本体通过预留插座(8)与发电组件(7)相连接；杀虫机本体包括波导管(2)、磁控管(1)、绝缘手柄(4)；所述波导管(2)的左端设置有绝缘手柄(4)、右端设置有聚能天线(3)；所述聚能天线(3)关于波导管(2)的水平中心线对称设置；聚能天线(3)把散射的微波反射回来作用于树干上，使微波利用率提高，同时防止微波辐射对人体造成伤害；波导管(2)的外壁上均匀开设有多个圆孔，多个圆孔内对应设置有多个磁控管(1)；
所述磁控管(1)为三个，三个磁控管沿波导管(2)的左部外壁均匀排列；磁控管(1)的输出口(9)均插置于圆孔内；磁控管(1)产生的微波进入波导管(2)的空腔内耦合沿波导管(2)的空腔向右输出，达到杀虫目的；
所述波导管(2)的左侧外壁上设置有预留插座(8)；所述预留插座(8)通过导线与磁控管(1)相连接；预留插座(8)的一端与手柄开关(5)相连接、另一端与外接插头匹配相接；所述外接插头通过电源线(6)与发电组件(7)相连接；
所述绝缘手柄(4)为中空结构；绝缘手柄(4)的右端设置有手柄开关(5)；所述手柄开关(5)通过导线与磁控管(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的便携式微波杀虫机，其特征在于：所述发电组件(7)包括汽油发电机、开关电源；所述汽油发电机与开关电源相连接。
3.根据权利要求2所述的便携式微波杀虫机，其特征在于：所述磁控管(1)为连续波磁控管；所述波导管(2)为圆形波导管；波导管(2)的管径为50-80mm。
4.根据权利要求3所述的便携式微波杀虫机，其特征在于：所述磁控管(1)均通过螺栓与波导管(2)紧固相接。
5.根据权利要求4所述的便携式微波杀虫机，其特征在于：所述聚能天线(3)为花瓣状；聚能天线(3)通过螺丝与波导管(2)紧固相接；聚能天线(3)的材质为铝板。
6.根据权利要求1-5任一项所述的便携式微波杀虫机，其特征在于：所述绝缘手柄(4)的材质为PPR管材。
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