專利名稱：一種微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)、微波加熱技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試技術(shù)。
背景技術(shù)：
微波爐加熱食物是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉芎髠魉徒o爐腔，在爐腔內(nèi)建立起一定分布的微波場(chǎng)，當(dāng)食物處于微波場(chǎng)中時(shí)，食物會(huì)吸收微波能量而使食物內(nèi)外同時(shí)被加熱。在食物的加熱過程中一般總是希望能夠受熱均勻，而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中關(guān)鍵的就是要求微波能在爐腔內(nèi)能夠均勻分布，這是家用微波爐爐腔設(shè)計(jì)中一個(gè)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)。
但是由于微波爐爐腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)分布比較復(fù)雜，給實(shí)際的設(shè)計(jì)計(jì)算帶來很大的困難。目前，實(shí)際工廠中對(duì)于微波爐爐腔的設(shè)計(jì)時(shí)大多利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和由磁控管廠家定制的饋入天線一起使用才能夠試驗(yàn)測(cè)得微波爐爐腔內(nèi)的駐波系數(shù)大小和雷基圖等參數(shù)指標(biāo)。但是這些試驗(yàn)參數(shù)無法準(zhǔn)確或者直觀地反映微波爐爐腔內(nèi)的場(chǎng)分布或是溫度分布情況，對(duì)于微波爐內(nèi)是否均勻加熱的指標(biāo)沒有一個(gè)直觀或者是準(zhǔn)確地度量。而是否均勻加熱的特性是微波爐爐腔設(shè)計(jì)時(shí)的重要指標(biāo)，在已有的工作中多數(shù)根據(jù)微波爐爐腔的大體幾何尺寸，采用模式分析理論計(jì)算爐腔中存在的模式數(shù)的多少，判斷爐腔中場(chǎng)分布是否均勻的。如果模式數(shù)越多，那么場(chǎng)分布就越均勻。
但是這種理論分析方法只能針對(duì)比較簡(jiǎn)單的爐腔模型，而且這種理論分析方法也存在一些簡(jiǎn)化過程中的誤差。如果有一種試驗(yàn)方法能夠準(zhǔn)確而又方便地測(cè)量得到微波爐爐腔內(nèi)的場(chǎng)分布，并以此作為設(shè)計(jì)微波爐爐腔時(shí)的一個(gè)重要依據(jù)，將有助于提高微波爐爐腔的設(shè)計(jì)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試方法，它可以測(cè)量得到微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布是否均勻和介質(zhì)材料微波吸收功率大小等設(shè)計(jì)指標(biāo)。
本發(fā)明提供一種微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試方法所需要的測(cè)試儀器，包括紅外攝像儀、微波爐以及微波爐空載情況下的介質(zhì)材料如玻璃轉(zhuǎn)盤、塑料轉(zhuǎn)環(huán)以及爐腔側(cè)面波導(dǎo)口處的云母片，用于測(cè)試微波爐爐腔中幾個(gè)截面上的場(chǎng)分布的試紙。
本發(fā)明提供了一種測(cè)試微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的方法，它采用下面的步驟步驟1(測(cè)試玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)上，除去玻璃轉(zhuǎn)盤底部的塑料支座，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2(其中，W是介質(zhì)材料的微波吸收能量，根據(jù)單位時(shí)間的能量分布換算得到功率分布，ε是介質(zhì)材料的介電參數(shù))，得到玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤的場(chǎng)分布；步驟2(測(cè)試玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)和塑料支座上，使得微波爐轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃盤，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2，就可以得到玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤的場(chǎng)分布；步驟3(測(cè)試爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口處的場(chǎng)分布的方法)在云母片上噴灑多量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試云母片上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2，就可以得到爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口處的場(chǎng)分布；步驟4(測(cè)試微波爐腔體截面處場(chǎng)分布的方法)
將試紙放置于待測(cè)微波爐腔體截面處，在試紙上噴灑少量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試試紙上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式處W＝εE2/2，就可以得到微波爐腔體截面處的場(chǎng)分布。
按照上述方法，就可以得到微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布情況。
需要說明的是，本發(fā)明方法中大多處于微波爐空載情況，所以在測(cè)試時(shí)需要在玻璃盤表面，云母片表面或是一些試紙表面均勻噴灑一些水分，以防止空爐時(shí)對(duì)磁控管造成損壞；使用比較薄的試紙時(shí)，可以利用膠帶紙將比較薄的試紙固定在待測(cè)微波爐腔體截面處。
本發(fā)明測(cè)試方法的實(shí)質(zhì)是利用微波爐爐腔內(nèi)電磁能被某些介質(zhì)材料所吸收而使得溫度分布不均衡，再使用紅外攝像儀得到其溫度分布，從而根據(jù)一定的計(jì)算公式推算得到場(chǎng)分布。
本發(fā)明測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)采用本發(fā)明的方法，可以獲得良好的爐腔內(nèi)電磁場(chǎng)分布是否均勻性的指標(biāo)，為提高微波爐設(shè)計(jì)的質(zhì)量提供依據(jù)；而且這種測(cè)試方法操作簡(jiǎn)便，所需測(cè)試材料成本低，避免了昂貴的實(shí)驗(yàn)開支。


圖1是本發(fā)明示意2是爐腔空載時(shí)玻璃盤未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的功率損耗云圖其中，1為玻璃盤，2、3、4、5都是場(chǎng)分布的云圖表示，是指玻璃盤中場(chǎng)強(qiáng)較大的地方；圖3是爐腔空載時(shí)側(cè)壁饋入口玻璃盤功率損耗云圖其中，6為云母片，7為場(chǎng)分布云圖，說明微波饋入口處場(chǎng)強(qiáng)分布較大，8為爐腔內(nèi)側(cè)壁通風(fēng)口；圖4是微波爐腔體內(nèi)靠近爐門截面處的功率損耗云圖其中，9為測(cè)試紙片，10、11均為場(chǎng)分布云圖，說明在該截面處的場(chǎng)分布是不同的，有的地方場(chǎng)強(qiáng)大，有的地方??；圖5是微波爐腔體內(nèi)靠近饋入波導(dǎo)口截面處的功率損耗云圖其中，12為測(cè)試紙片，13、14均為場(chǎng)分布云圖，說明靠近饋入波導(dǎo)口截面處的場(chǎng)強(qiáng)最大，除此之外其他地方場(chǎng)強(qiáng)較??；圖6是微波爐腔體內(nèi)爐腔后壁截面處的功率損耗云圖其中，15為測(cè)試紙片，16、17、18均為場(chǎng)分布云圖，說明在該截面處的場(chǎng)分布是不同的，有的地方場(chǎng)強(qiáng)大，有的地方??；圖7是爐腔空載時(shí)玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的功率損耗云圖其中，19為玻璃盤，20是場(chǎng)分布的環(huán)狀云圖，說明玻璃盤經(jīng)過傳動(dòng)后可以使其均勻受熱。
具體實(shí)施例方式
一種測(cè)試微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的方法，它采用下面的步驟步驟1(測(cè)試玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)上，除去玻璃轉(zhuǎn)盤底部的塑料支座，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后在中火功率下加熱10秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤的微波吸收功率，測(cè)試結(jié)果如圖2所示；步驟2(測(cè)試玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)和塑料支座上，使得轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃盤，然后在中火功率下10秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤的微波吸收功率，測(cè)試結(jié)果如圖7所示；步驟3(測(cè)試爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口場(chǎng)分布的方法)在云母片上噴灑多量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，在中火功率下加熱20秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試云母片上的微波吸收功率，測(cè)試結(jié)果如圖3所示；步驟4(測(cè)試微波爐腔體內(nèi)截面處場(chǎng)分布的方法)將試紙放置于待測(cè)微波爐腔體內(nèi)三個(gè)截面處，包括靠近爐門截面處、靠近饋入波導(dǎo)口截面處和爐腔后壁截面處，再在試紙上噴灑少量的水，然后在中火功率下加熱20秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試腔體截面處試紙片的微波吸收功率，測(cè)試結(jié)果如圖4、5、6所示。
按照上述方法，得到微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試結(jié)果與采用模式分析理論得到的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩者的場(chǎng)分布云圖基本一致，在定性方面驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)方法的有效性，可以用來指導(dǎo)實(shí)際的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。
玻璃轉(zhuǎn)盤的測(cè)試結(jié)果由圖2可知，實(shí)驗(yàn)測(cè)試的云圖分布與仿真結(jié)果十分一致，反映出空載情況下玻璃盤是吸收微波的主要介質(zhì)，能夠防止空爐加熱下對(duì)于磁控管的損壞。在另一方面也可以看到爐腔中的場(chǎng)分布并不均勻，只是在玻璃盤的周邊附近有比較高的場(chǎng)分布，而在周邊處并不高，因此在爐腔設(shè)計(jì)中仍然要考慮場(chǎng)分布均勻的因素。
爐腔側(cè)壁上波導(dǎo)饋入口的測(cè)試結(jié)果由圖3知，實(shí)驗(yàn)測(cè)試的場(chǎng)分布云圖與仿真結(jié)果十分一致，在波導(dǎo)饋入口處的場(chǎng)分布云圖呈一定的扇形分布，說明在接近天線饋入部分場(chǎng)強(qiáng)最高，然后向附近擴(kuò)散。仿真結(jié)果的云母片場(chǎng)分布也類似于這樣的趨勢(shì)。同時(shí)還可以觀察到微波爐通風(fēng)口處的場(chǎng)分布，說明爐腔內(nèi)經(jīng)過加熱后有熱對(duì)流產(chǎn)生。
微波爐腔體內(nèi)三個(gè)截面處的測(cè)試結(jié)果微波爐腔體某幾個(gè)截面處的場(chǎng)分布測(cè)試結(jié)果見圖4、5、6，其中包括靠近爐門截面處、靠近饋入波導(dǎo)口截面處和爐腔后壁截面處，可以發(fā)現(xiàn)在波導(dǎo)口處場(chǎng)最強(qiáng)，并且某些截面處的場(chǎng)分布并不均勻，也使設(shè)計(jì)者需要重新改進(jìn)爐腔設(shè)計(jì)達(dá)到均勻加熱的目的。
玻璃盤在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的測(cè)試結(jié)果
玻璃盤在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的場(chǎng)分布測(cè)試結(jié)果見圖7，可以發(fā)現(xiàn)玻璃盤在轉(zhuǎn)動(dòng)后其溫度云圖分布均勻，形成一個(gè)環(huán)狀，但是玻璃盤中心處其場(chǎng)強(qiáng)也并不大。說明玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況下有利于溫度的均勻分布。
通過本發(fā)明的試驗(yàn)測(cè)試方法獲得良好的爐腔內(nèi)電磁場(chǎng)分布均勻的指標(biāo)，為提高微波爐設(shè)計(jì)的質(zhì)量提供依據(jù)，而且這種測(cè)試方法簡(jiǎn)便，避免了昂貴的實(shí)驗(yàn)開支，對(duì)于實(shí)際工廠的設(shè)計(jì)其試驗(yàn)成本是可以接受的；這種測(cè)試方法還可適合其他微波加熱領(lǐng)域使用。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的方法，其特征是它采用下面的步驟步驟1(測(cè)試玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)上，除去玻璃轉(zhuǎn)盤底部的塑料支座，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2(其中，W是介質(zhì)材料的微波吸收能量，根據(jù)單位時(shí)間的能量分布換算得到功率分布，ε是介質(zhì)材料的介電參數(shù))，得到玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤的場(chǎng)分布；步驟2(測(cè)試玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)和塑料支座上，使得微波爐轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃盤，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2，就可以得到玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤的場(chǎng)分布；步驟3(測(cè)試爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口處的場(chǎng)分布的方法)在云母片上噴灑多量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試云母片上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式W＝εE2/2，就可以得到爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口處的場(chǎng)分布；步驟4(測(cè)試微波爐腔體截面處場(chǎng)分布的方法)將試紙放置于待測(cè)微波爐腔體截面處，在試紙上噴灑少量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，微波爐工作數(shù)秒后，關(guān)閉微波爐，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試試紙上的微波吸收功率分布，根據(jù)公式處W＝εE2/2，就可以得到微波爐腔體截面處的場(chǎng)分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的方法，其特征是它采用下面的步驟步驟1(測(cè)試玻璃盤靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)上，除去玻璃轉(zhuǎn)盤底部的塑料支座，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后在中火功率下加熱10秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤的微波吸收功率；步驟2(測(cè)試玻璃盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)玻璃盤場(chǎng)分布的方法)將玻璃盤表面噴灑少量的水或用濕布擦拭，放在塑料轉(zhuǎn)環(huán)和塑料支座上，使得轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)可以轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃盤，然后在中火功率下10秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試玻璃盤的微波吸收功率；步驟3(測(cè)試爐腔側(cè)壁波導(dǎo)饋入口場(chǎng)分布的方法)在云母片上噴灑多量的水，然后啟動(dòng)微波爐開關(guān)，在中火功率下加熱20秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試云母片上的微波吸收功率；步驟4(測(cè)試微波爐腔體內(nèi)截面處場(chǎng)分布的方法)將試紙放置于待測(cè)微波爐腔體內(nèi)三個(gè)截面處，包括靠近爐門截面處、靠近饋入波導(dǎo)口截面處和爐腔后壁截面處，再在試紙上噴灑少量的水，然后在中火功率下加熱20秒后，打開爐門，采用紅外攝像儀測(cè)試腔體截面處試紙片的微波吸收功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波爐爐腔內(nèi)場(chǎng)分布的測(cè)試方法，它是利用微波爐爐腔內(nèi)電磁能被某些介質(zhì)材料所吸收而使得溫度分布不均衡，再使用紅外攝像儀得到其溫度分布，從而推算得到場(chǎng)分布的一種測(cè)試方法。本發(fā)明公布了三種測(cè)試方法，包括玻璃轉(zhuǎn)盤在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況下的測(cè)試方法，爐腔側(cè)壁上波導(dǎo)饋入口的測(cè)試方法，以及微波爐腔體某幾個(gè)截面處的場(chǎng)分布測(cè)試方法，并且得到了與仿真結(jié)果比較一致的分布云圖，在定性方面驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)方法的有效性。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便、所需測(cè)試材料成本低等特點(diǎn)，它也可適合其他微波加熱領(lǐng)域使用。
文檔編號(hào)G01J5/00GK1680790SQ20041002225
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者雷文強(qiáng), 曾葆青, 楊中海, 鄭飛騰 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)