一種射頻加熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種射頻加熱裝置，包括由至少兩個盤形線圈構(gòu)成的射頻會聚天線，與天線接口電路共同構(gòu)成天線模塊，射頻功率模塊提供射頻功率到天線模塊，射頻功率模塊的輸出功率由計算機或微處理器控制，確保輸出功率穩(wěn)定在設(shè)定值。本實用新型裝置可加裝測溫模塊，用以監(jiān)控加溫區(qū)的溫度，確保安全。本實用新型不僅加熱效率高，特別是用于加熱人體病灶時，由于加熱均勻，不易造成灼傷，獲得較好的加熱效果。
【專利說明】一種射頻加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種對介質(zhì)及人體局部區(qū)域進(jìn)行加熱的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻加熱方法廣泛用于食品加工、人體疾病的治療、催化反應(yīng)等等領(lǐng)域，它們的本質(zhì)都是利用了介質(zhì)對射頻能量有較強的吸收。傳統(tǒng)的射頻加熱是通過偶極子天線實現(xiàn)的，其偶極子天線多采用平板形偶極子對或條形偶極子對，被加熱體置于偶極子對的中間；射頻是米波，為提高效率，使天線尺寸接近于1/4波長(λ /4)，因而天線尺寸無法做的很小。此類裝置有下列不足之:1、偶極子(或天線)之間及其周圍電磁場的分布不均勻。2、加熱介質(zhì)時，難以使加熱區(qū)集中在介質(zhì)周圍，而使過多的電磁波能量分散在周圍空間，形成無用輻射，對加熱區(qū)外造成一定程度的不良影響。3、所需功率很大能量利用率低。4、用于加熱人體時，由于不均勻性容易造成個別部位的灼傷，或使皮下脂肪燒結(jié)成團塊。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種射頻加熱裝置，提高加熱效率，防止加熱過程中灼傷被加熱介質(zhì)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種射頻加熱裝置，包括射頻會聚天線，所述射頻會聚天線包括至少兩個由內(nèi)向外直徑依次增大的串聯(lián)的盤形線圈；所述盤形線圈最外圈的直徑小于λ/30;其中λ為射頻信號波長；所述射頻會聚天線與接口電路連接組成天線模塊；所述天線模塊通過射頻功率模塊連接到功率控制模塊，所述功率控制模塊與測溫模塊連接，所述測溫模塊的溫度傳感器與被加熱介質(zhì)表面接觸；所述射頻會聚天線與所述被加熱介質(zhì)表面之間的距離< 2cm。測溫模塊用于監(jiān)控加熱區(qū)的溫度。
[0005]兩個以上天線模塊并聯(lián)構(gòu)成天線陣，所述天線陣通過非相干射頻源連接到功率控制模塊；所述非相干射頻源包括兩個以上并聯(lián)的射頻功率模塊；每個射頻功率模塊與天線陣中的一個天線模塊連接。天線陣的各個陣元可以從不同方向指向加熱區(qū)域，采用非相干射頻源，確保各個天線陣元輻射的射頻電磁波不會彼此干擾，可使加熱深度更深，或加熱范圍更大。
[0006]本實用新型的功率控制模塊由計算機或微處理器及其外圍控制電路構(gòu)成，計算機或微處理器根據(jù)測溫結(jié)果，對射頻功率模塊的輸出功率進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證加熱的安全性。
[0007]以下對本實用新型作出進(jìn)一步說明:
[0008]本實用新型的射頻加熱裝置，其內(nèi)部的射頻功率模塊由射頻發(fā)生電路和射頻功放電路組成；功率控制模塊由計算機或微處理器及其外圍電路組成。
[0009]本實用新型的射頻加熱裝置，其內(nèi)部的測溫模塊由多個溫度傳感器、多通道小信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路組成，且溫度傳感器可以為光纖、熱電偶、熱敏電阻、半導(dǎo)體器件
坐寸ο[0010]本實用新型的工作原理是，在本實用新型的射頻會聚天線附近，存在一個能量集中且分布相對均勻的超近場(含:輻射場和感應(yīng)場，其范圍小于λ/30)，直接將本實用新型的射頻會聚天線貼近被加熱介質(zhì)，使被加熱區(qū)域溫度迅速上升，達(dá)到所需要的溫度。測溫模塊監(jiān)視加溫過程，計算機(或微處理器)自動調(diào)節(jié)功率模塊的輸出功率，確保被加熱區(qū)溫度處于最佳狀態(tài)。采用射頻會聚天線構(gòu)成天線陣，非相干射頻源輸出的多路射頻彼此相位無關(guān)，可使透熱深度增加，或使加熱范圍擴大，用于加熱人體病灶時，能適應(yīng)更多病癥的治療。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型采用由至少兩個盤形線圈疊加構(gòu)成射頻會聚天線，在該射頻會聚天線周圍的一個尺寸小于λ/30波長的區(qū)域內(nèi)有一個能量集中，且分布相對均勻的超近場(含輻射場和感應(yīng)場)，將該射頻會聚天線置于被加熱體一側(cè)，直接利用此超近場對需要加熱的介質(zhì)進(jìn)行加熱，能量利用率高，40?60W的電源功率就足以對介質(zhì)進(jìn)行有效加熱；射頻會聚天線將此超近場能量集中并均勻化，在此超近場內(nèi)實現(xiàn)對介質(zhì)的均勻加熱，不僅加熱效率高，而且用于加熱人體病灶時，不易造成灼傷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一實施例射頻會聚天線俯視圖；
[0013]圖2為本實用新型一實施例射頻會聚天線側(cè)視圖；
[0014]圖3為本實用新型一實施例天線模塊示意圖；
[0015]圖4為本實用新型一實施例單一射頻會聚天線加熱裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖5為由多個天線模塊構(gòu)成的射頻會聚天線陣的加熱裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]其中:1:射頻會聚天線；2:天線接口電路；3:射頻會聚天線模塊4:射頻功率模塊；5:非相干射頻功率模塊；6:被加熱介質(zhì)；7:測溫模塊；8:計算機(或微處理器)。
【具體實施方式】
[0018]本實施例的射頻會聚天線包括兩個直徑依次增大的盤形線圈，這兩個盤形線圈壘疊串聯(lián)成塔狀結(jié)構(gòu)，直徑較小的盤形線圈在上，如圖1、圖2所示。且射頻會聚天線的所有盤形線圈的中心共軸，串聯(lián)時，直徑較小的盤形線圈的最外圈一端與直徑較大的盤形線圈的最內(nèi)圈一端連接。本實用新型的盤形線圈由導(dǎo)電線繞制而成。
[0019]如圖3所示，射頻會聚天線與天線接口電路組成天線模塊，射頻功率模塊提供射頻功率，功率模塊的射頻功率可在30W?60W范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，工作頻率40.68MHz (可在5?300MHz范圍選擇)；將射頻會聚天線靠近需加熱的介質(zhì)，對介質(zhì)加熱。
[0020]如圖4所示，本實用新型一種實施例的射頻加熱裝置包括天線模塊，射頻功率模塊，測溫模塊及功率控制模塊(由計算機或微處理器及外圍電路構(gòu)成)。多通道測溫模塊用于監(jiān)控加熱區(qū)的溫度；計算機或微處理器根據(jù)測溫結(jié)果，對射頻功率模塊的輸出功率進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證治療的安全性。功率模塊的射頻功率可在30W?60W范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，工作頻率40.68MHz (可在5?300MHz范圍選擇)，將此射頻會聚天線靠近需加熱的介質(zhì)附近，可以對介質(zhì)有效加熱。采用的射頻會聚天線，其尺寸為λ / 100。本實用新型中，射頻會聚天線的尺寸是指塔狀結(jié)構(gòu)底部盤形線圈的最外圈的直徑。
[0021]本實用新型還可以由至少兩個天線模塊構(gòu)成天線陣，每個天線模塊為一個陣元，天線陣的各個陣元從不同方向指向加熱區(qū)域。采用非相干射頻源，確保各個天線陣元輻射的射頻電磁波不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象?？墒辜訜嵘疃雀睿蚣訜岱秶?。非相干射頻源包括兩個以上并聯(lián)的射頻功率模塊。
[0022]如圖5所示，本發(fā)明另一種實施例的射頻加熱裝置包括由射頻會聚天線與天線接口電路構(gòu)成天線模塊；由至少兩個天線模塊構(gòu)成天線陣；采用非相干射頻源，射頻頻率為40.68MHz (可在5?300MHz范圍選擇);多通道測溫模塊，其測溫精度優(yōu)于±0.5°C，實際可達(dá)±0.3°C ;非相干射頻源可輸出多路相位無關(guān)的射頻，分別送到天線陣的各陣元；天線陣的各個陣元均由射頻會聚天線與天線接口電路構(gòu)成；各陣元的超近場指向同一區(qū)域，以增加透熱深度或增大加熱范圍，當(dāng)用它加熱人體時，可以治療深部病灶。多通道測溫模塊用于監(jiān)控加熱區(qū)的溫度；計算機或微處理器根據(jù)測溫結(jié)果，對非相干射頻源的射頻功率模塊的輸出功率進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證治療的安全性。射頻功率模塊的射頻功率可在20W?100W范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，工作頻率27.13MHz (可在5?300MHz范圍選擇)。采用的射頻會聚天線，其尺寸為 λ / 100。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻加熱裝置，其特征在于，包括射頻會聚天線，所述射頻會聚天線由至少兩個直徑依次增大的盤形線圈壘疊串聯(lián)而成，所述盤形線圈最外圈的直徑小于λ/30;其中λ為射頻信號波長；所述射頻會聚天線與接口電路連接組成天線模塊；所述天線模塊通過射頻功率模塊連接到功率控制模塊，所述功率控制模塊與用于監(jiān)控加熱區(qū)的溫度的測溫模塊連接，所述測溫模塊的溫度傳感器與需加熱介質(zhì)的表面接觸；所述射頻會聚天線與所述需加熱介質(zhì)表面之間的距離< 2cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻加熱裝置，其特征在于，由至少兩個天線模塊并聯(lián)構(gòu)成天線陣，天線陣中的每一個天線模塊連接到一個射頻功率模塊，且這些射頻功率模塊互相之間是非相干的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的射頻加熱裝置，其特征在于，所述盤形線圈由導(dǎo)電線繞制--? 。`
【文檔編號】H05B6/36GK203675358SQ201420027062
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】任立宏, 王祝盈, 陳小林, 任長學(xué) 申請人:任長學(xué)