CN114040532B - 定向区域加热装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了定向区域加热装置和方法，属于微波应用技术领域，包括微波发生装置、微波加热腔和至少一个的矩形波导；所述矩形波导设置在微波加热腔顶部；所述矩形波导底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导长度方向延伸的缝隙；所述缝隙中心偏离矩形波导中心所在的竖向面；所述矩形波导内填充有介质体；所述微波发生装置用于向矩形波导前端开口输入频率和/或相位可调的微波，矩形波导后端开口设有负载。本发明的定向区域加热装置和方法，提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，调节便利，满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。
Description
技术领域
本发明属于微波应用技术领域，具体地说涉及定向区域加热装置和方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，微波能作为一种新型高效的清洁能源在食品加工、化工、医药等各个领域得到了越来越多的应用。与传统的加热方法相比，微波加热具有高效节能、选择加热、清洁无污染等特点。如今，微波加热在许多领域得到了广泛的应用。然而，在微波定向加热的实现方式上普遍采用相控阵天线的方式。这种方式需要多个馈源才能实现，从而大大增加了腔体在馈源设计工艺的复杂性，并且不能够简便的调节。在微波腔体中要加热某一区域时，需要调整多个天线之间的相位差实现微波波束的扫描指向，从而不能简单的实现调控；并且为了获得更高的增益，可能需要更多的天线，这也大大的增加了设计复杂性；在微波加热高功率要求的情况下，对每个天线所能承受的微波功率要求增加，从而不得不增加天线尺寸，这又使得设备更加笨重不易运输。这些问题在很大程度上制约了微波能在微波定向加热的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供定向区域加热装置和方法，拟解决现有微波定向区域加热设备馈源要求多，馈源设计工艺复杂，不方便调节，承受的微波功率能力不足，天线尺寸大，设备笨重，不易运输等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
定向区域加热装置，包括微波发生装置1、微波加热腔2和至少一个的矩形波导3；所述矩形波导3设置在微波加热腔2顶部；所述矩形波导3底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导3长度方向延伸的缝隙4；所述缝隙4中心偏离矩形波导3中心所在的竖向面5；所述矩形波导3内填充有介质体6；所述微波发生装置1用于向矩形波导3前端开口输入频率和/或相位可调的微波，矩形波导3后端开口设有负载7。
进一步的，所述矩形波导3为一个；所述微波发生装置1用于向矩形波导3前端开口输入频率可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8和微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和矩形波导3前端开口连接。
进一步的，所述矩形波导3至少为两个；所述微波发生装置1用于向所有的矩形波导3前端开口输入频率相同且同步调整的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8、微波发生器9和功分器10；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和功分器10的进口连接；所述功分器10的出口数量和矩形波导3数量一一对应；所述功分器10的出口和对应的矩形波导3前端开口连接。
进一步的，所述矩形波导3至少为两个；所述微波发生装置1用于向至少两个相邻的矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8和与矩形波导3数量相同的微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和对应的矩形波导3前端开口连接。
进一步的，所述矩形波导3为两个。
进一步的，所述矩形波导3至少为两组；所述微波发生装置1用于向同组矩形波导3输入频率可调的微波，至少相邻两组矩形波导3输入相位差可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8、微波发生器9和功分器10；所述功分器10数量和矩形波导3组数相同，且每个功分器10对应连接一组矩形波导3前端开口；所述微波发生器9数量和功分器10数相同，且每个功分器10对应连接一个微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接。
进一步的，所述矩形波导3为两组，每组有两个矩形波导3。
进一步的，所述矩形波导3底部宽面侧为可拆卸金属片11；所述缝隙4设置在金属片11上。
进一步的，所述介质体6内设有若干个空心柱12；所述矩形波导3上设有进液口13和出液口14；所有的空心柱12连通；所述进液口13和出液口14均与所有的空心柱12连通；所述进液口13上设有进口塞15；所述出液口14上设有出口塞16。
定向区域加热方法，采用上述的定向区域加热装置，包括纵向定向步骤和/或横向定向步骤和/或横纵向定向步骤；
所述纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少一个的矩形波导3的前端开口输入频率可调的微波，使加热区域纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率保持不变；
所述横向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少两个相邻的矩形波导3的前端开口输入频率相同但相位差变化的微波，使加热区域横向移动，直至加热区域符合要求时，输入相位保持不变；
所述横纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少两个相邻的矩形波导3的前端开口输入频率相同且同步可调但相位差变化的微波，使加热区域横纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率和相位保持不变。
本发明的有益效果是：
本发明公开了定向区域加热装置和方法，属于微波应用技术领域，包括微波发生装置、微波加热腔和至少一个的矩形波导；所述矩形波导设置在微波加热腔顶部；所述矩形波导底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导长度方向延伸的缝隙；所述缝隙中心偏离矩形波导中心所在的竖向面；所述矩形波导内填充有介质体；所述微波发生装置用于向矩形波导前端开口输入频率和/或相位可调的微波，矩形波导后端开口设有负载。本发明的定向区域加热装置和方法，提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，调节便利，满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。
附图说明
图1是本发明定向区域加热装置正视结构示意图；
图2是本发明矩形波导横截面结构示意图；
图3是本发明本发明矩形波导仰视结构示意图；
图4是本发明矩形波导横截面结构示意图，带空心柱结构；
图5是本发明定向区域加热装置俯视结构示意图，矩形波导为一个，微波发生装置向矩形波导前端开口输入频率可调的微波；
图6是定向区域加热装置俯视结构示意图，矩形波导为三个，微波发生装置向三个矩形波导前端开口输入频率相同且同步调整的微波；
图7是定向区域加热装置俯视结构示意图，矩形波导为两个，微波发生装置向两个矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波；
图8是定向区域加热装置俯视结构示意图，矩形波导为两组，每组为两个，微波发生装置向同组矩形波导输入频率可调的微波，两组矩形波导输入相位差可调的微波；
图9是本发明定向区域加热装置在底部进行纵向区域划分示意图，划分为纵向前、纵向中、纵向后；
图10是本发明定向区域加热装置在底部进行横向区域划分示意图，划分为横向左、横向中、横向右；
图11是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导缝隙中心偏离矩形波导中心所在的竖向面；
图12是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导缝隙中心偏离矩形波导中心所在的竖向面；
图13是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导缝隙中心不偏离矩形波导中心所在的竖向面；
图14是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导缝隙中心不偏离矩形波导中心所在的竖向面；
图15是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为0°，相位差为0°；
图16是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为0°，相位差为0°；
图17是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为1°，相位差为1°；
图18是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为1°，相位差为1°；
图19是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为2°，相位差为2°；
图20是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为2°，相位差为2°；
图21是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为3°，相位差为3°；
图22是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为3°，相位差为3°；
图23是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为4°，相位差为4°；
图24是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为4°，相位差为4°；
图25是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为5°，相位差为5°；
图26是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为5°，相位差为5°；
图27是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为6°，相位差为6°；
图28是本发明采用图7的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图，两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导相位为0°，右边矩形波导相位为6°，相位差为6°；
图29是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5GHz的微波；
图30是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导输入5GHz的微波；
图31是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.25GHz的微波；
图32是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导输入5.25GHz的微波；
图33是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.5GHz的微波；
图34是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导输入5.5GHz的微波；
图35是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.75GHz的微波；
图36是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导输入5.75GHz的微波；
图37是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入6GHz的微波；
图38是本发明采用图5的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图，矩形波导输入6GHz的微波；
图39是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5GHz的微波；
图40是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5GHz的微波；
图41是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.25GHz的微波；
图42是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.25GHz的微波；
图43是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.5GHz的微波；
图44是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.5GHz的微波；
图45是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.75GHz的微波；
图46是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入5.75GHz的微波；
图47是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入6GHz的微波；
图48是本发明采用图6的定向区域加热装置，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图，矩形波导输入6GHz的微波；
图49是本发明采用图5的定向区域加热装置，矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波产生的偏角示意图；
附图中：1-微波发生装置、2-微波加热腔、3-矩形波导、4-缝隙、5-竖向面、6-介质体、7-负载、8-微波控制电源、9-微波发生器、10-功分器、11-金属片、12-空心柱、13-进液口、14-出液口、15-进口塞、16-出口塞。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
定向区域加热装置，包括微波发生装置1、微波加热腔2和至少一个的矩形波导3；所述矩形波导3设置在微波加热腔2顶部；所述矩形波导3底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导3长度方向延伸的缝隙4；所述缝隙4中心偏离矩形波导3中心所在的竖向面5；所述矩形波导3内填充有介质体6；所述微波发生装置1用于向矩形波导3前端开口输入频率和/或相位可调的微波，矩形波导3后端开口设有负载7。由上述结构可知，见图1是本发明定向区域加热装置，微波发生装置1可以产生频率和/或相位可调的微波，即微波发生装置1可以产生一股或多股频率可调、相位不变的微波或者一股或多股频率不变、相位可调的微波或者一股或多股频率可调、相位可调的微波；微波加热腔2用于放置待加热的物体，矩形波导3前端开口接收微波发生装置1输入的微波。所述矩形波导3设置在微波加热腔2顶部，矩形波导3可以设置在微波加热腔2顶部外侧，也可以设置在微波加热腔2顶部内侧。见图2，可以理解矩形波导3有四个侧面，其中两个侧面要比另两个侧面要宽，两个宽的侧面称为宽面侧，两个窄的侧面称为窄面侧，所述矩形波导3底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导3长度方向延伸的缝隙4；见图2、3，所述缝隙4中心偏离矩形波导3中心所在的竖向面5；这样缝隙4能够实现的作用是将输入矩形波导3内的微波可以从缝隙4输出到微波加热腔2内，产生一个集中的加热区域，使加热区域上待加热的物体被微波加热。由图11和12可知，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图以及纵向面电场仿真图，可以看出矩形波导缝隙中心偏离矩形波导中心所在的竖向面时，微波可以很好地从缝隙4输出，并形成一个加热区域，即电场强度大的区域；由图13和14可知，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的底面电场仿真图以及纵向面电场仿真图，可以看出矩形波导缝隙中心不偏离矩形波导中心所在的竖向面时，微波无法很好地从缝隙4输出；由此，可以得出所述缝隙4中心偏离矩形波导3中心所在的竖向面5，有利于微波从缝隙4输出。底面指的是微波加热腔2底部所在的面；竖向面指的是经过矩形波导前后中心方向的竖直面；纵向面指的是经过微波加热腔2前后中心方向的竖直面；矩形波导3内填充有介质体6，介质体6提高介电常数，从而减小微波波长，进一步的减少矩形波导3的设计尺寸，使装置尺寸可以设计更小，设备轻，方便运输。矩形波导3后端开口设有负载7，负载用于吸收没有从缝隙4输出的微波的能量，负载可以采用水负载。为了提高加热效率，我们还可以将水负载的出水口连接热水管缠绕微波加热腔2，使被水负载吸收的能量加热热水，热水用来整体升温微波加热腔2，提高加热效率。从图29～图38可以得出，矩形波导为一个，微波发生装置向矩形波导前端开口输入频率可调的微波；在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图及底面电场仿真图，可以看出当矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波时，加热区域从前往后逐步移动，即通过改变微波频率，实现加热区域的纵向移动，纵向指的是前后方向。图49可以看出矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波产生的偏角示意图，改变微波频率即可实现微波传输偏角的变化。从图29～图38可以得出，矩形波导为两个，微波发生装置向两个矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图及底面电场仿真图，可以看出当两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导内微波相位为0°，右边矩形波导内微波相位为0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°变化，即两个矩形波导输入微波相位差在0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°变化，加热区域从中间往左侧移动，然后再移动到右侧，再逐步向中间逐步移动，即通过改变两个矩形波导输入微波相位差，实现加热区域的横向移动，横向指的是左右方向。横向面指的是经过加热区域左右中心方向的竖直面。使用定向区域加热装置时，我们可以通过现有技术轻易改变输入矩形波导的微波的频率和相位，从而实现加热区域的前后移动和左右移动，从而最终实现我们所希望的定向区域加热，该结构提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，和相控阵天线的方式相比，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，而且调节便利，能够满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。解决微波能在微波定向加热的大规模应用。
实施例二：
在实施例一的基础上，所述矩形波导3为一个；所述微波发生装置1用于向矩形波导3前端开口输入频率可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8和微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和矩形波导3前端开口连接。由上述结构可知，见图5，微波控制电源8用于给微波发生器9供电，并控制微波发生器9向矩形波导3前端开口输入频率可调的微波；从图29～图38可以得出，矩形波导为一个，微波发生装置向矩形波导前端开口输入频率可调的微波；在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图及底面电场仿真图，可以看出当矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波时，加热区域从前往后逐步移动，即通过改变微波频率，实现加热区域的纵向移动，纵向指的是前后方向。图49可以看出矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波产生的偏角示意图，改变微波频率即可实现微波传输偏角的变化。使用定向区域加热装置时，我们可以通过微波控制电源8轻易改变微波发生器9输入矩形波导的微波的频率，从而实现加热区域的前后移动，从而最终实现我们所希望的定向区域加热，该结构提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，和相控阵天线的方式相比，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，而且调节便利，能够满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。解决微波能在微波定向加热的大规模应用。
实施例三：
在实施例一的基础上，所述矩形波导3至少为两个；所述微波发生装置1用于向所有的矩形波导3前端开口输入频率相同且同步调整的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8、微波发生器9和功分器10；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和功分器10的进口连接；所述功分器10的出口数量和矩形波导3数量一一对应；所述功分器10的出口和对应的矩形波导3前端开口连接。由上述结构可知，见图6，矩形波导3为三个，微波控制电源8用于给微波发生器9供电，并控制微波发生器9向功分器10的进口输入微波，功分器10的出口输出三股同频同相的微波，三股同频同相的微波分别进入三个矩形波导3前端开口；微波控制电源8可以同步控制三股微波的频率；从图39～图48可以得出，矩形波导为三个，微波发生装置向矩形波导前端开口输入频率可调的微波；在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的纵向面电场仿真图及底面电场仿真图，可以看出当矩形波导分别输入5GHz、5.25GHz、5.5GHz、5.75GHz、6GHz的微波时，加热区域从前往后逐步移动，即通过改变微波频率，实现加热区域的纵向移动，纵向指的是前后方向。对比图29～图38可以得出，矩形波导为三个比一个加热区域更集中，即电场强的区域更集中一个更小的范围，从而使定向加热方向性精准。使用定向区域加热装置时，我们可以通过微波控制电源8轻易改变微波发生器9输入矩形波导的微波的频率，从而实现加热区域的前后移动，从而最终实现我们所希望的定向区域加热，该结构提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，和相控阵天线的方式相比，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，而且调节便利，能够满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。解决微波能在微波定向加热的大规模应用。
实施例四：
在实施例一的基础上，所述矩形波导3至少为两个；所述微波发生装置1用于向至少两个相邻的矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8和与矩形波导3数量相同的微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接；所述微波发生器9和对应的矩形波导3前端开口连接。所述矩形波导3为两个。由上述结构可知，见图7，矩形波导为两个，微波发生装置向两个矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波；微波发生器9也有两个，且和两个矩形波导3一一对应；微波控制电源8用于给两个微波发生器9供电，并控制两个微波发生器9分别发出频率相同的微波，但两股微波相位差可调；从图29～图38可以得出，矩形波导为两个，微波发生装置向两个矩形波导3前端开口输入频率相同但相位差可调的微波，在微波加热腔底部放置一层水吸收能量的横向面电场仿真图及底面电场仿真图，可以看出当两个矩形波导输入频率相同，左边矩形波导内微波相位为0°，右边矩形波导内微波相位为0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°变化，即两个矩形波导输入微波相位差在0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°变化，加热区域从中间往左侧移动，然后再移动到右侧，再逐步向中间逐步移动，即通过改变两个矩形波导输入微波相位差，实现加热区域的横向移动，横向指的是左右方向。横向面指的是经过加热区域左右中心方向的竖直面。使用定向区域加热装置时，我们可以通过现有技术轻易改变输入矩形波导的微波的频率和相位，从而实现加热区域的前后移动和左右移动，从而最终实现我们所希望的定向区域加热，该结构提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，和相控阵天线的方式相比，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，而且调节便利，能够满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。解决微波能在微波定向加热的大规模应用。当然，如果两个矩形波导内微波相位差不变，同步调整频率时，还可以实现加热区域的前后移动；如果两个矩形波导内微波又调整相位差，又同步调整频率时，可以实现加热区域的任意方向移动。
实施例五：
在实施例一的基础上，所述矩形波导3至少为两组；所述微波发生装置1用于向同组矩形波导3输入频率可调的微波，至少相邻两组矩形波导3输入相位差可调的微波；所述微波发生装置1包括微波控制电源8、微波发生器9和功分器10；所述功分器10数量和矩形波导3组数相同，且每个功分器10对应连接一组矩形波导3前端开口；所述微波发生器9数量和功分器10数相同，且每个功分器10对应连接一个微波发生器9；所述微波控制电源8和微波发生器9电连接。所述矩形波导3为两组，每组有两个矩形波导3。由上述结构可知，矩形波导3可以为两组，每组有两个矩形波导3；功分器10有两个；每个功分器10有两个出口，对应连接同组两个矩形波导3前端开口；每个功分器10进口对应连接一个微波发生器9；微波控制电源8控制微波发生器9发出频率可调、相位差可调的微波；同组矩形波导3输入频率相同且可调的微波，而两组矩形波导3输入频率相同且相位差可调的微波。如果两组矩形波导内微波相位差不变，同步调整频率时，可以实现加热区域的前后移动；如果两组矩形波导内微波频率不变，调整两组矩形波导相位差时，可以实现加热区域的左右移动；如果两组矩形波导又调整相位差，又同步调整频率时，可以实现加热区域的任意方向移动。由于一组矩形波导3有多个矩形波导3，还可以起到加热区域更集中，即电场强的区域更集中一个更小的范围，从而使定向加热方向性精准。使用定向区域加热装置时，我们可以通过微波控制电源8轻易改变微波发生器9输入矩形波导的微波的频率和相位，从而实现加热区域的前后左右任意方向移动，从而最终实现我们所希望的定向区域加热，该结构提供了一种实现微波定向区域加热的新方案，和相控阵天线的方式相比，大大减少馈源数量和馈源设计工艺的复杂性，而且调节便利，能够满足微波加热高功率要求，尺寸小结构轻，方便运输。解决微波能在微波定向加热的大规模应用。
实施例六：
在实施例一的基础上，所述矩形波导3底部宽面侧为可拆卸金属片11；所述缝隙4设置在金属片11上。由上述结构可知，矩形波导3底部采用可拆卸的金属片11，缝隙4设置在金属片11上，方便通过更换金属片11来选择适配的缝隙4；从而使矩形波导3能够适用多种规格的微波加热腔2，均能产生最优的定向加热。
所述介质体6内设有若干个空心柱12；所述矩形波导3上设有进液口13和出液口14；所有的空心柱12连通；所述进液口13和出液口14均与所有的空心柱12连通；所述进液口13上设有进口塞15；所述出液口14上设有出口塞16。由上述结构可知，见图4，矩形波导3内均布有若干个空心柱12，空心柱12之间互相连通，打开进口塞15，通过进液口13向空心柱12灌入油等液体，从而增加介质体6的介电常数；打开出口塞16，通过出液口14排出空心柱12内的液体，从而减小介质体6的介电常数；由于介质体6可变，从而使介质体6介电常数可变，提高矩形波导3的适用性，即能够适用多种规格的微波加热腔2，均能产生最优的定向加热。本发明改变介质体6介电常数非常便利。
实施例七：
在实施例一的基础上，见图9、10。我们可以将微波加热腔2底面分为九个加热区域，即(横向左，纵向前)、(横向左，纵向中)、(横向左，纵向后)、(横向中，纵向前)、(横向中，纵向中)、(横向中，纵向后)、(横向右，纵向前)、(横向右，纵向中)、(横向右，纵向后)，采用图7的装置，我们可以将九个加热区域对应的微波发生器9所采用的微波频率和相位数据提前经过实验形成的对应的数据库，即九个加热区域分别对应的微波参数(相位差1，频率1)、(相位差1，频率2)、(相位差1，频率3)、(相位差2，频率1)、(相位差2，频率2)、(相位差2，频率3)、(相位差3，频率1)、(相位差3，频率2)、(相位差3，频率3)，当需要加热区域为(横向中，纵向中)时，微波控制电源8控制两个微波发生器9采用数据库中的(相位差2，频率2)，从而实现对加热区域为(横向中，纵向中)的物体进行微波加热。
实施例八：
定向区域加热方法，采用上述任意实施例的定向区域加热装置，包括纵向定向步骤和/或横向定向步骤和/或横纵向定向步骤；
所述纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少一个的矩形波导3的前端开口输入频率可调的微波，使加热区域纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率保持不变；
所述横向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少两个相邻的矩形波导3的前端开口输入频率相同但相位差变化的微波，使加热区域横向移动，直至加热区域符合要求时，输入相位保持不变；
所述横纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置1向至少两个相邻的矩形波导3的前端开口输入频率相同且同步可调但相位差变化的微波，使加热区域横纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率和相位保持不变。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.定向区域加热装置，其特征在于：包括微波发生装置(1)、微波加热腔(2)和至少一个的矩形波导(3)；所述矩形波导(3)设置在微波加热腔(2)顶部；所述矩形波导(3)底部为宽面侧，且底部宽面侧上设有沿着矩形波导(3)长度方向延伸的缝隙(4)；所述缝隙(4)中心偏离矩形波导(3)中心所在的竖向面(5)；所述矩形波导(3)内填充有介质体(6)；所述微波发生装置(1)用于向矩形波导(3)前端开口输入频率和/或相位可调的微波，矩形波导(3)后端开口设有负载(7)；所述介质体(6)内设有若干个空心柱(12)；所述矩形波导(3)上设有进液口(13)和出液口(14)；所有的空心柱(12)连通；所述进液口(13)和出液口(14)均与所有的空心柱(12)连通；所述进液口(13)上设有进口塞(15)；所述出液口(14)上设有出口塞(16)。
2.根据权利要求1所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)为一个；所述微波发生装置(1)用于向矩形波导(3)前端开口输入频率可调的微波；所述微波发生装置(1)包括微波控制电源(8)和微波发生器(9)；所述微波控制电源(8)和微波发生器(9)电连接；所述微波发生器(9)和矩形波导(3)前端开口连接。
3.根据权利要求1所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)至少为两个；所述微波发生装置(1)用于向所有的矩形波导(3)前端开口输入频率相同且同步调整的微波；所述微波发生装置(1)包括微波控制电源(8)、微波发生器(9)和功分器(10)；所述微波控制电源(8)和微波发生器(9)电连接；所述微波发生器(9)和功分器(10)的进口连接；所述功分器(10)的出口数量和矩形波导(3)数量一一对应；所述功分器(10)的出口和对应的矩形波导(3)前端开口连接。
4.根据权利要求1所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)至少为两个；所述微波发生装置(1)用于向至少两个相邻的矩形波导(3)前端开口输入频率相同但相位差可调的微波；所述微波发生装置(1)包括微波控制电源(8)和与矩形波导(3)数量相同的微波发生器(9)；所述微波控制电源(8)和微波发生器(9)电连接；所述微波发生器(9)和对应的矩形波导(3)前端开口连接。
5.根据权利要求4所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)为两个。
6.根据权利要求1所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)至少为两组；所述微波发生装置(1)用于向同组矩形波导(3)输入频率可调的微波，至少相邻两组矩形波导(3)输入相位差可调的微波；所述微波发生装置(1)包括微波控制电源(8)、微波发生器(9)和功分器(10)；所述功分器(10)数量和矩形波导(3)组数相同，且每个功分器(10)对应连接一组矩形波导(3)前端开口；所述微波发生器(9)数量和功分器(10)数相同，且每个功分器(10)对应连接一个微波发生器(9)；所述微波控制电源(8)和微波发生器(9)电连接。
7.根据权利要求6所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)为两组，每组有两个矩形波导(3)。
8.根据权利要求1所述的定向区域加热装置，其特征在于：所述矩形波导(3)底部宽面侧为可拆卸金属片(11)；所述缝隙(4)设置在金属片(11)上。
9.定向区域加热方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的定向区域加热装置，包括纵向定向步骤和/或横向定向步骤和/或横纵向定向步骤；
所述纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置(1)向至少一个的矩形波导(3)的前端开口输入频率可调的微波，使加热区域纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率保持不变；
所述横向定向步骤具体为：所述微波发生装置(1)向至少两个相邻的矩形波导(3)的前端开口输入频率相同但相位差变化的微波，使加热区域横向移动，直至加热区域符合要求时，输入相位保持不变；
所述横纵向定向步骤具体为：所述微波发生装置(1)向至少两个相邻的矩形波导(3)的前端开口输入频率相同且同步可调但相位差变化的微波，使加热区域横纵向移动，直至加热区域符合要求时，输入频率和相位保持不变。
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