[发明专利]一种等效介电常数能够调节的微波加热装置及方法

说明书

本发明涉及一种等效介电常数能够调节的微波加热装置及方法，属于冶金控制工程技术领域。本发明包括微波加热装置、变容片、温度传感器、控制器；所述变容片、温度传感器均分别有若干对，每一对变容片分布在微波加热装置的金属外壁相对的两端上，在微波加热装置的金属内壁上，与每一对变容片一一对应的位置上对应的安装有一对温度传感器，每一对变容片、温度传感器均与控制器连接。本发明能达到被加热物料中局部温度改变，这样就能够防止微波谐振腔内部的微波电磁场分布不均所导致的被加热物料热失控现象。

技术领域

本发明涉及一种等效介电常数能够调节的微波加热装置及方法，属于冶金控制工程技术领域。

背景技术

微波加热作为一种快速、有效的加热方式，已经广泛应用于化工、食品、冶金等领域，微波加热取决于被加热物质的形状、内部的电磁场和其介电特性，并且在此过程中微波电磁场遵循Maxwell方程组，温度场遵循热传导方程。被加热物质耗散微波能直接转换为热能来使其被加热，而内部微波场的微小改变，会引起加热的温度发生很大变化，随着温度上升，会引起加热体系介电特性改变，当加热体系内耗散的微波电磁能不断增加导致热通量密度增大时，形成正反馈，体系温度会不断上升，引发热失控。热失控一旦发生，会烧毁物料，损坏微波加热装置。

这种热失控产生的空间分布性，是导致微波加热温度分布不均匀性的最主要因素，若不能抑制热失控将会导致物料损坏；

现有提高微波加热均匀性的方法，适用范围单一，通用性有限，例如通过矩形波导金属壁的移动，对腔体内电磁场分布的相位进行调节，或向加热室内部放射圆偏振波的单一的微波放射部的微波加热装置等。现有的微波炉都是电压频率固定的，只能改变加热时间和加热温度，这样仍未解决加热温度不均匀问题。因此，为了增强微波加热装置通用于更多应用领域，以及改善微波加热温度的均匀性，仍需探索更普适、更方便的控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种等效介电常数能够调节的微波加热装置及方法，解决微波加热装置内部的微波加热温度不均匀的问题；能够防止微波谐振腔内部的微波电磁场分布不均所导致的被加热物料热失控现象。

本发明技术方案是：一种等效介电常数能够调节的微波加热装置，包括微波加热装置10、变容片、温度传感器、控制器；所述变容片、温度传感器均分别有若干对，每一对变容片分布在微波加热装置10的金属外壁相对的两端上，在微波加热装置10的金属内壁上，与每一对变容片一一对应的位置上对应的安装有一对温度传感器，每一对变容片、温度传感器均与控制器连接；

所述每一对温度传感器检测到相应位置处的变容片加热不均的温度值，把检测到的温度信号转换成电压信号传送到控制器，所述控制器根据电压差计算出变容片需要改变的容值，调整变容片容值的大小，从而改变了相应变容片间即对应微波加热装置内局域的介电常数，进而改变变容片所在位置处被加热物料的局部温度。

例如，如图1所示，温度传感器Rt₁₁和Rt₂₁检测到变容片Cvar₁₁和Cvar₂₁所在位置处加热不均的温度值，并转换成电压信号传送到控制器(Vctrl)，所述控制器(Vctrl)根据电压差计算出变容片需要改变容值的大小，进而调整变容片 Cvar₁₁和Cvar₂₁进行相应的改变，这样就改变了变容片Cvar₁₁和Cvar₂₁之间微波加热装置的介电常数，进而改变该位置的加热温度；

所述控制器能根据需要加热物体的大小或加热位置来选择通断相应位置的变容片，并且每个变容片都与控制器的一个端口一一对应连接，这样可以达到节约成本的目的。

所述控制器为一个或若干个；当为一个时，所有变容片都受到同一个控制器控制；当为若干个时，其数量与变容片数量一致，均一一对应的与每一个变容片相连，对所述变容片进行单独控制。