CN116616273A - 一种微波除草灭菌设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波除草灭菌设备，包括用以向外辐射微波的微波装置；以及用以带动微波装置运动的运动装置；所述微波装置包括用以将电能转化为微波能的微波振荡器以及与微波振荡器连接的连接波导；所述连接波导上形成有用以使微波能向外辐射的微波辐射口；还包括设置于运动装置上的控制装置；所述控制装置被配置为用以调整微波装置的工作状态以进行微波除草灭菌。该除草灭菌设备能够解决化学药剂在除草灭菌过程中药物残留危害大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及农用设备技术领域。更具体地，涉及一种微波除草灭菌设备。
背景技术
许多杂草为多年生植物、比如刺儿菜、西伯利亚冰草等，根系发达、抵抗外界恶劣环境的能力比农作物强，农作物能够冻死，它却能够存活，它的根系的触角伸向田地中间，争夺养分、吸收营养能力强，生长速度快，还会欺苗遮荫，极大的影响农作物的生长发育。同时它还传播病虫害，是很多病菌、病毒或害虫的寄主，病菌和虫卵冬天就在杂草中生活、冬眠，等到春天温度适宜就会侵染农作物。
目前，针对土壤除草处理的防治方法主要有化学法和物理法等。化学法通常是对土壤施加化学药剂来达到除草效果，但会严重污染生态环境。物理法主要有太阳能法、蒸汽法、高温火焰法等。太阳能法、蒸汽法和高温火焰法虽对环境友好，但防治效果不如化学法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种微波除草灭菌设备，该设备能够解决化学药剂在除草灭菌过程中药物残留危害大的问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种微波除草灭菌设备，包括：
用以向外辐射微波的微波装置；以及
用以带动微波装置运动的运动装置；
所述微波装置包括用以将电能转化为微波能的微波振荡器以及与微波振荡器连接的连接波导；所述连接波导上形成有用以使微波能向外辐射的微波辐射口；
还包括设置于运动装置上的控制装置；
所述控制装置被配置为用以调整微波装置的工作状态以进行微波除草灭菌。
优选方案是，所述微波装置还包括配置于运动装置上的屏蔽罩；所述微波振荡器及连接波导均位于屏蔽罩内；所述屏蔽罩的底面形成有供微波辐射口暴露出的开口。
优选方案是，所述微波装置还包括结合固定于屏蔽罩底端的环状屏蔽件；所述环状屏蔽件的材质为软性金属材料。
优选方案是，所述微波振荡器为磁控管；所述连接波导包括依次连通的激励腔、弯波导以及辐射天线；所述激励腔的上端口与磁控管连接；所述辐射天线的下端口为用以向外辐射微波能的微波辐射口。
优选方案是，所述微波辐射口处设置有用以覆盖微波辐射口的聚四氟乙烯板；所述聚四氟乙烯板的厚度为2mm。
优选方案是，所述运动装置包括带动微波装置沿竖直方向运动的升降结构以及带动微波装置沿水平方向运动的移动机构；
所述移动机构包括架体，配置于架体上的轮胎以及用以驱动轮胎转动的驱动机构；所述升降结构配置于架体上；所述升降结构包括升降板以及用以驱动所述升降板相对于架体升降的升降组件；所述微波装置配置于所述升降板上。
优选方案是，所述控制装置包括显示器以及与显示器电连接的控制模块；所述控制模块与微波装置和运动装置均电连接。
优选方案是，所述微波装置选用的微波频率为2450MHz。
优选方案是，还包括用以对微波装置进行散热的散热装置；所述散热装置包括制冷机以及与制冷机的出水口和进水口均连通的分水器；所述分水器包括与磁控管的进水口连接的进水支路以及与磁控管的出水口连接的出水支路。
优选方案是，还包括用以接收外部设备发出的控制信号的物联网模块；所述物联网模块与微波装置和运动装置电连接。
本发明的有益效果为：
本发明通过微波装置将电能转化为微波能并将微波能向外辐射，再利用运动装置带动微波装置运动调整微波装置的位置，从而调整其在不同环境中对土壤的辐射位置，提高在不同环境下进行灭虫除草时的适应性，扩大适用范围，通过控制装置实时监控并调整设备的工作状态能够保证除草灭菌的顺利完成；本发明通过微波振荡器将电能转化为微波能，通过微波辐射口将微波能辐射到土壤，使杂草植株、种子及土壤中的细菌、真菌、线虫、螨等病原微生物暴露在高强度微波辐射下，在微波的热效应与生物效应双重作用下迅速死亡，土壤中的水分及其他极性成份也会吸收微波能而升温，形成高温环境，加速杂草、病原菌的死亡，从而达到相对持久的除草、灭菌效果。且本发明能够选择性加热生物介质材料进行除草灭菌，既快速杀灭各种有害生物，又节省能源，不污染环境，能够很好的解决化学药剂在除草和杀虫过程中药物残留危害大的问题且该设备除草灭菌效果好。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的微波装置的结构示意图。
图3是本发明的微波振荡器和连接波导的配合示意图。
图4是本发明的连接波导的电场分布图。
图5是本发明的辐射口的反射参数图。
图6是本发明的运动装置的结构示意图。
图7是本发明的控制装置的操作界面图。
图8是本发明的散热装置的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了解决化学药剂在除草灭菌过程中药物残留危害大的问题，本发明提供一种微波除草灭菌设备，结合图1至图8所示，具体地所述微波除草灭菌设备包括：用以将电能转化为微波能并将微波能向外辐射到土壤上的微波装置1；以及用以带动微波装置1运动的运动装置2；所述运动装置2包括带动微波装置1沿竖直方向运动的升降结构以及带动微波装置1沿水平方向运动的移动机构，利用升降结构和移动机构的配合实现微波对土壤的辐射位置的调整。所述微波装置1包括用以将电能转化为微波能的微波振荡器以及与微波振荡器连接的连接波导；所述连接波导上形成有用以使微波能向外辐射的微波辐射口，该微波辐射口朝向地面；利用微波的热效应与生物效应原理，将电能转化成微波能，通过微波辐射定向、高剂量地照射土壤或地面，选择性加热生物介质材料进行除草灭菌，既快速杀灭各种有害生物，又节省能源，不污染环境。
微波除草灭菌设备是利用微波“照射”土壤，由于微波的穿透性、热效应及非热效应等特性，具有作业效率高、速度快、作用后无污染、操作简便等多重优点，使得微波在土壤除草，消毒等方面极具应用潜力，微波土壤除草的提出对增加作物产量和提高作物质量、减少作物生产的劳动力与耕作成本具有积极意义。
在上述实施例中，所述微波装置1还包括配置于运动装置2上的屏蔽罩13；所述微波振荡器及连接波导均位于屏蔽罩13内；所述屏蔽罩13的底面形成有供微波辐射口暴露出的开口。
进一步的，所述微波装置1还包括结合固定于屏蔽罩13底端的环状屏蔽件14；所述环状屏蔽件14的材质为软性金属材料。屏蔽罩13位于运动装置2前端，其截面为矩形，尺寸为650mm×650mm；屏蔽罩13近地面处用软性金属材料进行屏蔽，经过屏蔽罩13罩口处的环状屏蔽件14与地面密封设置，阻挡了微波的外溢，使得微波照射不到的地方不受微波伤害，可有效控制设备的作业区域。
在一具体实施例中，微波装置1包括用以提供电能的微波电源，所述微波振荡器为磁控管11；所述连接波导包括激励腔121、弯波导122以及辐射天线123；所述激励腔121的上端口与磁控管11连接；所述激励腔121、弯波导122以及辐射天线123依次连通；所述辐射天线123的下端口为用以向外辐射微波能的微波辐射口，弯波导122的弯折角度为90°，节省微波装置所占用的空间。利用微波的热效应和生物效应，应用磁控管11将电能转化为微波能量辐射到地面，通过热效应和非热效应将部分杂草以及害虫杀灭，节约能源的同时对环境友好，容易掌握，对于机械化操作方便，适合农业各个领域。
为防止工作中的水汽和灰尘进入到微波辐射口中，在所述微波辐射口处设置有用以覆盖该微波辐射口的聚四氟乙烯板15；所述聚四氟乙烯板15的厚度为2mm；在该厚度尺寸下传输匹配好，微波反射少；结合图4和图5可知，该微波装置1能够满足基本的使用要求。
在一具体实施例中，所述移动机构包括架体221，配置于架体221上的轮胎222以及用以驱动轮胎222转动的驱动机构；所述升降结构配置于架体221上；所述升降结构包括升降板211以及用以驱动所述升降板211相对于架体221升降的升降组件，升降组件包括交叉设置的支撑杆212，通过驱动设备驱动支撑杆212运动带动升降板211升降；所述微波装置1配置于所述升降板211上。利用运动装置2带动微波装置1运动调整微波装置1在竖直方向以及水平方向上的位置，从而调整其在不同环境中对土壤的辐射位置，提高在不同环境下进行灭虫除草时的适应性，扩大适用范围。具体的，该移动机构采用遥控移动方式，并配有一定越野能力的轮胎，能确保在农田中行进作业或者停留作业。升降结构方便调整微波装置1的辐射高度，调整范围为微波辐射口距离地面120mm～520mm，通过升降结构能够控制400mm的行程。
在一具体实施例中，该除草灭菌设备还包括设置于运动装置2上的控制装置；所述控制装置被配置为用以调整微波装置1的工作状态以顺利对地面土壤进行微波除草灭菌；上述工作状态包括但不限于微波电源输出功率及微波辐射口辐射高度；所述控制装置包括显示器3以及与显示器3电连接的控制模块；所述控制模块与微波装置1和运动装置2均电连接。显示器3采用工业级触屏电脑，对整个设备的运行状态进行监控，当出现散热装置故障、过温、供电故障及磁控管11电流异常、磁控管11过温等情况时会直接切断系统电源；显示器的操作界面如图7所示。
微波具有一定的穿透性，不仅可以彻底处理地表面而且可以杀死距离地表一定深度下的杂草与害虫、病原微生物，尤其是农田深耕层以内的各种有害生物。根据土壤的质地、土壤含水量、土壤有机质含量等不同，微波对土壤的穿透深度为1λ～30λ波长深度。农业生产中的各种有害生物如杂草，土壤害虫，土传病害等主要集中在距离地面40cm以内的土层内，尤其是在距地表20cm以内的耕作层内。根据波长的计算公式得出适宜的微波频率为750MHz～21500MHz。工业应用的频率为915MHz和2450MHz，本发明选用频率为2450MHz的微波进行除草灭虫，能够使得微波装置的尺寸更小。微波处理的结果是在被处理对象上形成暂时无草、无菌的小环境，不会影响周围环境中的其他生物，符合可持续发展、环境保护与生物多样性的要求。
在一具体实施例中，还包括用以对微波装置1进行散热的散热装置，该散热装置设置于运动装置2上并与控制模块电连接，通过控制装置能够开关制冷机并对水流量进行监测；所述散热装置包括制冷机以及与制冷机的出水口和进水口均连通的分水器；所述分水器包括与磁控管11的进水口连接的进水支路以及与磁控管11的出水口连接的出水支路，该散热装置为磁控管11进行散热，确保其能够正常工作。制冷机一路进水一路出水，出水口经过一个简易分水器将水流分出九路后输送到九个磁控管11进水口，九路磁控管11出水口在汇流到分水器后，流回制冷机进水口。
在一具体实施例中，还包括用以接收外部设备发出的控制信号的物联网模块；所述物联网模块与微波装置1和运动装置2电连接。该微波除草灭菌设备具备远程操控功能，通过安装的物联网模块，可在远端对设备进行操控。
综上所述，本发明通过微波装置将电能转化为微波能并将微波能向外辐射，再利用运动装置带动微波装置运动调整微波装置的位置，从而调整其在不同环境中对土壤的辐射位置，提高在不同环境下进行灭虫除草时的适应性，扩大适用范围，通过控制装置实时监控并调整设备的工作状态能够保证除草灭菌的顺利完成；本发明通过微波振荡器将电能转化为微波能，通过微波辐射口将微波能辐射到土壤，使杂草植株、种子及土壤中的细菌、真菌、线虫、螨等病原微生物暴露在高强度微波辐射下，在微波的热效应与生物效应双重作用下迅速死亡，土壤中的水分及其他极性成份也会吸收微波能而升温，形成高温环境，加速杂草、病原菌的死亡，从而达到相对持久的除草、灭菌效果。且本发明能够选择性加热生物介质材料进行除草灭菌，既快速杀灭各种有害生物，又节省能源，不污染环境，能够很好的解决化学药剂在除草和杀虫过程中药物残留危害大的问题且该设备除草灭菌效果好。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种微波除草灭菌设备，其特征在于，包括：
用以向外辐射微波的微波装置；以及
用以带动微波装置运动的运动装置；
所述微波装置包括用以将电能转化为微波能的微波振荡器以及与微波振荡器连接的连接波导；所述连接波导上形成有用以使微波能向外辐射的微波辐射口；
还包括设置于运动装置上的控制装置；
所述控制装置被配置为用以调整微波装置的工作状态以进行微波除草灭菌。
2.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述微波装置还包括配置于运动装置上的屏蔽罩；所述微波振荡器及连接波导均位于屏蔽罩内；所述屏蔽罩的底面形成有供微波辐射口暴露出的开口。
3.根据权利要求2所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述微波装置还包括结合固定于屏蔽罩底端的环状屏蔽件；所述环状屏蔽件的材质为软性金属材料。
4.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述微波振荡器为磁控管；所述连接波导包括依次连通的激励腔、弯波导以及辐射天线；所述激励腔的上端口与磁控管连接；所述辐射天线的下端口为用以向外辐射微波能的微波辐射口。
5.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述微波辐射口处设置有用以覆盖微波辐射口的聚四氟乙烯板；所述聚四氟乙烯板的厚度为2mm。
6.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述运动装置包括带动微波装置沿竖直方向运动的升降结构以及带动微波装置沿水平方向运动的移动机构；
所述移动机构包括架体，配置于架体上的轮胎以及用以驱动轮胎转动的驱动机构；所述升降结构配置于架体上；所述升降结构包括升降板以及用以驱动所述升降板相对于架体升降的升降组件；所述微波装置配置于所述升降板上。
7.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述控制装置包括显示器以及与显示器电连接的控制模块；所述控制模块与微波装置和运动装置均电连接。
8.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，所述微波装置选用的微波频率为2450MHz。
9.根据权利要求4所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，还包括用以对微波装置进行散热的散热装置；所述散热装置包括制冷机以及与制冷机的出水口和进水口均连通的分水器；所述分水器包括与磁控管的进水口连接的进水支路以及与磁控管的出水口连接的出水支路。
10.根据权利要求1所述的微波除草灭菌设备，其特征在于，还包括用以接收外部设备发出的控制信号的物联网模块；所述物联网模块与微波装置和运动装置电连接。
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| CN202310512416.0A Pending CN116616273A (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种微波除草灭菌设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116616273A (zh) |
-
2023
- 2023-05-08 CN CN202310512416.0A patent/CN116616273A/zh active Pending
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