CN111034697A - 一种利用微波辐射来灭杀蝗虫的便携式设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用微波辐射来进行蝗虫灭杀的个人便携式设备，属于农业害虫防治专用设备。在本发明中，创造性地利用2.45GHz的微波可以对蝗虫体内水份进行快速加热，进而促使其身体内部温度急速升高的效应来达到灭杀效果，可由人工携带在田间地头对出现的蝗虫及其它害虫进行精准灭杀，并利用微波的穿透作用，对地表浅层内部的害虫虫卵或者洞居穴居害虫进行定点清除。本发明便携式的特点也保证其可以广泛应用于农田、草原、温室大棚、森林及家庭中，多人多台设备组成的阵列可以在蝗灾出现时进行大范围的规模灭杀。和传统物理治蝗方法相比较，本发明具有灭蝗范围大，绿色无污染、携带方便、费用低廉、操作简便、杀虫种类多等显著特点，是保护农业安全的高科技产品。本发明用户数量巨大，实用价值高，具有重大的社会意义和经济价值。

Description

一种利用微波辐射来灭杀蝗虫的便携式设备

技术领域

本发明为一种利用微波辐射对蝗虫等农业害虫进行灭杀的个人便携式设备，属于农业害虫防治专用装置。

背景技术

就在2020年的年初，我国人民正在全力抗击新冠肺炎的时刻，在遥远的非洲大陆已经形成了一个长宽大约50公里的蝗虫大军，并跨越大洋开始向亚洲蔓延进入印度和巴基斯坦并逼近我国，蝗虫所到之处一片狼藉，大量的农作物被啃食破坏，我国已经派专家前往巴基斯坦进行援助。据报道，蝗虫数量目前已经达到了4000亿只，如果不加以控制，其规模将达到惊人的200万亿只。可能会形成严重的世界性灾难。

蝗灾、水灾与旱灾并称三大农业自然灾害，所谓“久旱必蝗”，干旱还会迫使蝗虫大规模迁徙形成蝗灾，蝗灾是世界性的灾变，和农业生产如影随形，在我国的历史和现代上也是蝗灾迭起，内蒙、新疆、河北、河南、山东，江苏、安徽、湖北等省都有出现。对蝗灾进行有效的防治是一项持久的系统工程。

面对严重的蝗灾，从历史到今天，所采用的方法基本包括生态治蝗，化学治蝗和物理治蝗三种。传统的物理治蝗包括人工驱赶、捕杀、机械负压吸取、网捕等方式，但当大规模蝗灾出现时，目前最有效的灭蝗办法依然是采用大规模喷洒化学药剂来杀灭，如飞机喷洒农药灭蝗等，但其存在着高成本，环境污染，农药残留等缺陷，也是不得不采取的办法。

近来，随着全球变暖的趋势愈加明显，可以预测未来蝗灾发生的规模会越来越大，对我国和世界的粮食生产将造成严重的影响。持续寻求新的高效无公害的灭蝗方法也是人们永远的追求。

在1945年的第二次世界大战期间，美国的雷达工程师斯彭塞在做雷达实验时偶然发现口袋里的巧克力块融化发粘，后来即发现了微波的热效应，进而于1947年由美国雷神公司发明了世界上第一台微波炉。60-70年代开始进入家庭，目前微波炉已经广泛进入千家万户，成为最常见的厨房用家电。家用微波炉里的微波是一种高频率的连续电磁波，频率2.45GHz，微波炉利用其内部的磁控管，将电能转变成微波能，以2.45GHz的振荡频率穿透食物，食品中的水份是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场的变动而变动。在每秒24.5亿次的电磁场交变频率的作用下，食品中水的极性分子会随之产生极高频的转换运动，以及和相邻分子间的相互作用即产生了类似摩擦的现象，使水温急速升高并汽化，食品的温度也随之上升并完成烹调过程。

显然，作为一种生物，蝗虫的身体超过95%的比重也是由水组成的，在2.45GHz的高能微波辐射下，其身体，尤其是其薄膜状的翅片更是敏感，会在微波的辐射作用下急速变形和萎缩，从而失去生理机能。只要在合适的距离上，微波的功率密度达到要求的强度，采用2.45GHz的微波对蝗虫进行灭杀或者损毁其翅片使其丧失飞行和迁徙能力，不失为一种绿色高效的高科技方法。

本发明的灵感即来源自此，通过采用已经经过充分验证和稳定批产的货架器件完成能量转换和产生稳定可靠的微波，并利用微波的类光性通过合适的方法将微波能量进行集聚和定向，使其达到灭蝗所需的功率密度，从而可以以高效、廉价、绿色的方式实现蝗虫防治。设备可由人工携带在田间地头对出现的蝗虫及其它害虫进行精准灭杀，并利用微波对土壤的穿透作用，对地表浅层内部的害虫虫卵进行定点清除。另外，在蝗灾出现的时候，还可以采用多人多台设备组成阵列的形式在大范围内对蝗虫进行规模灭杀，以快速遏制蝗灾的蔓延。

截至到2020年3月1日，在中国知识产权局专利查询网站上就关键词“微波”、“蝗虫“、“微波治蝗”、“辐射”、“害虫防治”等进行查新，并未见到和本专利技术特征相类似的有效专利。

本发明为应对蝗灾提供了一种全新的思路和技术，是一个全新的物理灭蝗高科技产品。因其灭杀效果独特高效，采用的器件均为成熟的货架产品，因而具备低成本大规模推广的可能，其国内国外用户数量巨大，实用价值高，应用场景明确，具有重大的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明的主要结构组成如附图1。主要包括供电单元、二次电源和微波辐射单元。供电单元[1]可以在田野环境下稳定为整个设备提供所需的交流电，主要参数为输出电压220V，实时输出功率在1000W左右，供电单元[1]可以采用大功率充电蓄能装置，也可以采用大功率汽油或柴油发电机，其显著特征是可以由操作者背负实现便携式移动，当然也可以直接采用220V /50Hz市电。供电单元[1]的电流经电缆[2]传输至设备端，并经过设备尾端的接插件实现连接。

二次电源单元的结构组成如附图2。主要由低压AC-DC模块[5]、高压AC-DC模块[6]、握把[3]和电源开关[4]等组成，这些组件均通过螺钉和二次电源单元的壳体相连接。低压AC-DC模块[5]负责将输入的220V交流电转化为低压直流电，供前端的散热风扇[9]、音频驱赶喇叭[11]和LED灯带[13]使用。高压AC-DC模块[6]主要包括高压变压器、高压二极管和高压电容以及过流过热保险等器件，负责将输入的220V交流电转化为4000V的大功率高压直流电，经过高压电容和高压二极管滤波后可靠输出供前端的磁控管[10]使用，高压AC-DC模块[6]必须和握把[3]实现绝缘，并安全接地，具备过流过热保护的特征。握把[3]上设置电源开关[4]等，供使用者对接电缆和开关电源之用，握把[3]由模具一体成型，其形状应符合人体工程学要求，材质舒适，利于把握，在握把[3]的壳体处设置有按压式电源开关[4]，用于控制上电开机和下电关机，由于存在高压环境，握把[3]须和高压AC-DC模块[6]实现高压绝缘隔离，电源开关[4]也须选用具有防打火、安全可靠耐用的器件。

杆体[7]为中空管材，内部通过各类电缆线，杆体[7]采用接头螺钉和杆体螺纹的形式连接设备的前后端，杆体[7]作为设备的主要承力部件，具有轻质高强的特征，用于承受使用过程中的各种载荷，在杆体[7]的合适位置设置缓冲套[8]，由柔软舒适材料制成，供使用者握持之用。

在设备的前端是微波辐射单元，其结构放大图如附图3。主要由散热风扇[9]、磁控管[10]、音频驱赶喇叭[11]、微波辐射喇叭[12]和LED灯带[13]组成，磁控管[10]是设备的能量转换器和辐射源，用于将输入的高压电能转化为微波能并通过自身的波导天线辐射出去，磁控管[10]选用市面上通用的家用微波炉磁控管，采用连续波工作体制，微波频率2.45GHz，功率在500W-1000W之间，一方面可保证对蝗虫等具有良好的急速加热灭杀作用，另一方面利用成熟的货架器件也可以保证设备的成本控制。微波辐射单元的外壳需要采用金属材料制成，以防止微波泄露影响到操作者。同时侧面开有散热孔以利于散热。辐射喇叭[12]采用金属材料制成锥桶形，直接同心套接在磁控管[10]的辐射天线上，用以将磁控管[10]产生的微波能量进行集聚和定向，辐射喇叭[12]采用分体式设计，其底座和锥桶采用弹性过盈的方式实现直接套接，因而其锥角和长度可以根据不同的使用场景通过方便地更换锥桶来实现，以随时保证作业区的微波辐射功率密度满足灭杀要求。散热风扇[9]对磁控管[10]进行风冷散热，确保磁控管[10]的工作温度不会超标。

音频驱赶喇叭[11]采用小型音箱，可以根据需要实时播放事先录制好的各种刺耳、惊悚、激烈的音频效果，用以驱赶恐吓蝗虫，使其从枝叶下面的藏身之处逃离出来，以利于灭杀，LED灯带[13]为作业照明之用，可以在环境灰暗的条件下根据需要实时照亮工作区域，同时对于具有趋光性的害虫也具有诱杀效果。

和传统的灭蝗方法相比较，本发明具有如下显著的优点。

1、杀灭范围大。设备的辐射作用距离可达到10m左右，可以对蝗虫在大的空间范围内实现快速规模灭杀。

2、绿色环保。因其采用独特的微波辐射加热效应来实现治蝗，因而没有任何污染和残留。

3、移动便携性好。采用个人背负式电源供电，只要人可以通行的地方即可到达，具有良好的可达性。

4、可对地下、穴居、洞居的害虫进行灭杀。利用微波的穿透作用，可以对隐藏在地下或洞中的害虫进行精准灭杀，尤其可以完成虫卵的定点清除，这是其它方法所无法达到的效果。

5、成本低廉易推广。由于本发明采用规模量产的货架产品，技术成熟，质量可靠，性能经过充分验证，具有良好的推广适用性。

6、灭杀种类多。凡是身体含有水份的害虫均可以采用本发明来进行灭杀，适应范围广，本发明几乎可以应用于所有的农业害虫。

附图说明

附图1是本发明的产品结构组成示意图。

附图2是二次电源单元的结构组成放大图。

附图3是微波辐射单元的结构放大图。

具体实施例

通过下面的具体实施例可以详细解释本发明的具体应用，以及根据本发明设计原理所作出的产品的拓展和变化，公开本发明的目的旨在保护本发明权利要求之内的技术及改进。

本发明中未加详细说明的内容为相关领域技术人员所熟知的通用技术。

本发明借鉴家用微波炉的技术原理，充分利用微波辐射对蝗虫体内水份的急速加热作用来实现灭蝗效果。产品主要由供电单元、二次电源和微波辐射单元组成。供电单元[1]采用背负式移动便携的方式，可以在田野环境下稳定为整个设备提供所需的交流电，并经电缆[2]传输至设备端，二次电源单元负责将输入的交流电转化为低压、高压直流电，供后续的器件使用，握把[3]上设置电源开关[4]，杆体[7]用于连接设备的前后端，其中间设置有缓冲套[8]供握持之用，微波辐射单元位于设备前端，主要由散热风扇[9]、磁控管[10]、音频驱赶喇叭[11]、微波辐射喇叭[12]和LED灯带[13]组成，磁控管[10]负责将电能转化为微波能并通过微波辐射喇叭[12]定向聚能后精准射向目标，散热风扇[9]为磁控管[10]进行风冷散热，音频驱赶喇叭[11]发出各类音频声响，达到惊扰驱赶害虫的目的，LED灯带[13]为作业照明及光诱害虫出现，以便于灭杀之。

具体实施例1：当蝗灾已经比较严重时，可以采用多人多台设备组成阵列，将设备的功率调整到最大，选用锥角较大的微波辐射喇叭以增大其杀伤范围，在灭杀蝗虫时，将微波辐射喇叭一起朝天射向蝗虫群集聚的方向，可以在大的空间范围内对蝗虫群进行大规模杀伤。

具体实施例2：在日常实施例中，如在野外农田、温室大棚、草原、河滩等地方，可以在昼间开启音频驱赶喇叭[11]，惊扰蝗虫使其飞起以和农作物分离，然后开启磁控管电源，将微波辐射喇叭[12]对准蝗虫进行扫射照射以灭杀。在夜间或在密植的高杆农田内作业时可以开启LED灯带[13]，利用虫害的趋光性，诱使虫害进入微波辐射喇叭[12]的辐射方向进行灭杀。

具体实施例3：在虫卵灭杀实施例中，可以按照灭杀对象的不同，主要是深入土壤深度的不同，选用不同锥角和长度的微波辐射喇叭[12]，以增加微波辐射的集聚强度，充分利用微波对土壤的穿透作用，直接对发现虫卵位置的地面进行照射，即可以实现对害虫虫卵的有效灭杀。

具体实施例4：在对洞居或者穴居害虫的灭杀实施例中，如老鼠、有害昆虫、树居害虫等，可以利用微波对土壤、树木的穿透作用，首先确定害虫洞穴的入口和判断藏身位置，采用小锥角的微波辐射喇叭[12]在地面上或树干上垂直进行精准而充分的辐射照射，以达到精准驱赶或灭杀的效果。

具体实施例5：在集中灭杀实施例中，可以采用人工驱赶或者诱骗的方法将害虫集中在一个区域内，采用扫射的方式进行集中灭杀。

具体实施例6：在其它害虫的灭杀实施例中，可以根据害虫的特点和具体应用场景，利用害虫形体的大小，和农作物之间的差别等特征决定照射的距离和时间，如用于灭杀棉铃虫、蚜虫、白蚁、以及家庭内的潮虫、蚊蝇等。

虽然以上所述描述了本发明的具体实施例，但是本领域内的技术人员应当理解，这些具体的实施例子仅是举例说明，本领域内的技术人员应当在不脱离本发明的工作原理和技术实质的情况下，可以对本发明的具体实施内容进行改变，删减，增加，替换或忽略，但凡按照实质相同的原理和方法执行实质相同的功能以达到实质相同的结果均属于本发明保护的范畴，本发明的保护范围由发明权利要求书所限定。

高强度的2.45GHz微波辐射对生命体中的水份都会产生快速的加热作用，高强度的微波辐射也会对人体造成一定的影响，本发明特别强调微波的防泄漏和集聚定向功能以确保使用者的安全，但微波辐射喇叭[12]的出口处存在强烈的微波辐射，因此绝对禁止将微波辐射喇叭[12]直接照向人体，或者经过金属障碍反射回照人体的现象发生。

Claims (10)

1.一种利用微波辐射来有效灭杀蝗虫的个人便携式设备，其主要特征是：产品由供电单元、二次电源和微波辐射单元组成，供电单元[1]可以在田野环境下稳定为整个设备提供所需的交流电，并经电缆[2]传输至设备端，二次电源单元包括低压AC-DC模块[5]、高压AC-DC模块[6]、握把[3]和电源开关[4]等，低压AC-DC模块[5]负责将输入的交流电转化为低压直流电，供后续的器件使用，高压AC-DC模块[6]主要包括高压变压器、高压二极管和高压电容以及过流过热保险等器件，负责将输入的交流电转化为大功率的高压直流电，握把[3]上设置电源开关[4]、电缆对接口等，供使用者对接电缆和开关电源之用，杆体[7]用于连接设备的前后端，其中间设置有缓冲套[8]供使用者另一只手进行握持，在杆体[7]的末端是设备的微波辐射单元，主要由散热风扇[9]、磁控管[10]、音频驱赶喇叭[11]、微波辐射喇叭[12]和LED灯带[13]组成，磁控管[10]是设备的能量转换器和辐射源，负责将电能转化为微波能并通过微波辐射喇叭[12]聚能定向后精准射向目标，散热风扇[9]为磁控管[10]进行风冷散热，音频驱赶喇叭[11]发出各类音频声响，达到惊扰驱赶害虫的目的，LED灯带[13]为作业照明及光诱害虫出现，以便于灭杀之。

2.根据权利要求1中所述的供电单元[1]，其主要特征为输出220V大功率交流电，采用操作者背负的形式保证个人便携性和方便移动性。

3.根据权利要求1中所述的电缆[2]，主要用于大功率电能的传输，具有传输阻值小，易弯曲、强度高等特征。

4.根据权利要求1中所述的握把[3]，其形状应符合人体工程学要求，材质舒适，利于把握，在握把[3]的壳体处设置有按压式电源开关[4]，用于控制上电开机和下电关机，由于存在高压环境，握把[3]具有高压绝缘隔离的特征，电源开关[4]也具有防打火、安全可靠耐用的特征。

5.根据权利要求1中所述的低压AC-DC模块[5]，负责将输入的220V交流电转化为低压直流电。

6.根据权利要求1中所述的高压AC-DC模块[6]，负责将输入的220V交流电转化为4000V左右的高压直流电，经过高压电容和高压二极管滤波后可靠输出，高压AC-DC模块[6]具有外壳绝缘、安全接地、过流过热保护的特征。

7.根据权利要求1中所述的杆体[7]，采用中空的管材制成，具有轻质、高强、绝缘的特点，其内部通行设备的各类电缆，同时作为设备的主要承力部件，用于承受使用过程中的各种载荷，在杆体[7]的合适位置设置缓冲套[8]，由柔软舒适材料制成，供使用者握持之用。

8.根据权利要求1中所述的磁控管[10]，用于将输入的高压电能转化为微波能并通过自身的波导天线辐射出去，其特征为：采用市面上通用的家用微波炉磁控管，采用连续波工作体制，微波频率2.45GHz，功率在500W-1000W之间，一方面可保证对蝗虫等具有良好的急速加热灭杀作用，另一方面利用成熟的货架器件也可以保证设备的成本控制，微波辐射单元的外壳采用金属材料制成，操作者一侧的微波辐射剂量满足国家标准规定的辐射安全要求，同时，壳体的侧面开有散热孔利于散热，根据权利要求1中所述的辐射喇叭[12]采用金属材料制成锥桶形，直接同心套接在磁控管[10]的辐射天线上，用以将磁控管[10]产生的微波能量进行集聚和定向，其底座和锥桶采用弹性过盈的方式实现套接连接，因而其锥角和长度可以根据不同的使用场景通过方便地更换锥桶来实现，以保证作业区的微波辐射功率密度满足灭杀要求，根据权利要求1中所述的散热风扇[9]对磁控管[10]进行风冷散热，确保磁控管[10]的工作温度不会超标。

9.根据权利要求1中所述的音频驱赶喇叭[11]，其特征是可以发出各种刺耳、惊悚、激烈的音频效果，用以驱赶恐吓害虫，使其从藏身之处逃离，以利于灭杀。

10.根据权利要求1中所述的LED灯带[13]，其特征是在环境灰暗的条件下可以根据需要照亮工作区域，同时对于具有趋光性的害虫也具有诱杀效果。

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