射頻殺蟲(chóng)原理要點(diǎn)

目錄前言 3一、射頻 41.1射頻原理 41.1.1定義 41.1.2產(chǎn)生原理 41.1.3頻率 51.1.4加熱原理 51.1.5殺菌除蟲(chóng)原理 51.1.6穿透能力 51.1.7選擇性加熱 61.1.8內(nèi)部加熱 61.1.9射頻吸收能力 61.1.10吸水效率 61.2射頻設(shè)備特點(diǎn)： 71.3射頻殺菌保鮮的特點(diǎn) 71.4射頻木條除蟲(chóng)干燥特點(diǎn) 8二磁控管 92.1磁控管的構(gòu)造 92.1.1陽(yáng)極 102.1.2陰極及其引線 112.1.3能量輸出器 122.1.4磁路系統(tǒng) 132.1.5調(diào)頻機(jī)構(gòu) 142.1.6冷卻系統(tǒng) 152.2磁控管原理 152.2.1電子臨界狀態(tài) 152.2.2陽(yáng)極電流 162.2.3π型振蕩 162.2.4電子行行波同步 172.2.5電子群聚 172.2.6脈沖工作方式 182.2.7電子轉(zhuǎn)移 182.2.8反轟現(xiàn)象 192.2.9效率 192.2.10負(fù)載特性 202.2.11燈絲電路 202.2.12磁場(chǎng)供給 212.2.13脈沖磁控管穩(wěn)定性 212.2.14頻率穩(wěn)定 22三、除蟲(chóng)設(shè)備參數(shù)確定 223.1磁控管功率 223.2木材含水率 223.3木材密度及含水量 233.4加熱時(shí)間 233.5滅菌時(shí)間 233.6除蟲(chóng)厚度 243.7射頻輻射安全標(biāo)準(zhǔn) 24四、除蟲(chóng)設(shè)備基本構(gòu)造 254.1控制系統(tǒng)組成 254.1.1觸摸屏 254.1.2PLC控制器 254.1.3電氣機(jī)柜 254.1.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 264.2加熱系統(tǒng)組成 264.2.1磁控管電源 264.2.2磁控管 264.2.3波導(dǎo)腔 264.2.4溫度傳感器 274.2.5加熱艙 274.2.6加熱艙門 274.3系統(tǒng)運(yùn)行 274.3.1控制系統(tǒng)原理圖 274.3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 29附錄1：無(wú)線電頻率分配表 33前言木材的干燥和殺蟲(chóng)是木制品重要的工藝環(huán)節(jié)，也是木材能否長(zhǎng)時(shí)間保存的決定性因素，起能耗約占木制品生產(chǎn)總能耗的好大一部分，對(duì)木材進(jìn)行正確合理的處理，既保證了對(duì)木材的合理應(yīng)用，又保證了木材制品的質(zhì)量，節(jié)約木材。常規(guī)木材殺蟲(chóng)一般分為三種方式，噴消毒水、溴甲烷熏蒸、熱蒸汽處理等。蒸煮，是將木材放入木材干燥窯內(nèi)通入高溫空氣蒸煮，但是時(shí)間比較長(zhǎng)，一般含水率在10%的木材需要2-3天；如果用消毒藥水浸泡或者溴甲烷熏蒸也可以，但是會(huì)殘留氣味或者藥水，處理周期也長(zhǎng)。用射頻干燥，速度很快，滅菌效果好，無(wú)任何殘留。20世紀(jì)60年代初，美國(guó)、日本、加拿大、德國(guó)等國(guó)學(xué)者開(kāi)始研究利用射頻（高頻）干燥木材、為木材殺蟲(chóng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，木材射頻（高頻）是一種最有效的快速干燥、殺蟲(chóng)方法。研究表明：對(duì)于易干、中等及難干的常用樹(shù)種和不同規(guī)格的木材，在滿足質(zhì)量要求的前提下，射頻干燥與常規(guī)蒸汽干燥相比，可以縮短干燥時(shí)間幾十倍。近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，射頻（高頻）干燥設(shè)備的性能也更趨完善，微波（高頻）干燥技術(shù)開(kāi)始逐步工業(yè)化應(yīng)用于木材干燥行業(yè)，尤其是用射頻對(duì)木質(zhì)堅(jiān)硬的珍貴木材進(jìn)行干燥可以獲得良好的效果。一、射頻1.1射頻原理射頻是一種波長(zhǎng)極短的電磁波，它和無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光一樣，都屬于電磁波，頻率范圍從300KHz～300GHz之間。射頻簡(jiǎn)稱就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。高頻(大于10K)；射頻（300K-300G）是高頻的較高頻段；微波頻段（300M-300G）又是射頻的較高頻段。射頻的較高頻波可以用來(lái)加熱、干燥以及殺蟲(chóng)。射頻加熱干燥的原理：是利用射頻在快速變化的高頻電磁場(chǎng)中與物質(zhì)分子相互作用，被吸收而產(chǎn)生熱效應(yīng)，把射頻能量直接轉(zhuǎn)換為介質(zhì)熱能，射頻被物體吸收后，物體自生發(fā)熱，加熱從物體內(nèi)部、外部同時(shí)開(kāi)始，能做到里外同時(shí)加熱，不同的物質(zhì)吸收射頻的能力不同，其加熱效果也各不相同，這主要取決于物質(zhì)的介質(zhì)損耗。水是吸收射頻很強(qiáng)烈的物質(zhì)，一般含有水分的物質(zhì)都能用射頻來(lái)進(jìn)行加熱，快速均勻，達(dá)到很好效果。1.1.1定義：射頻與無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光一樣都是電磁波，射頻是指頻率為300MHz-300KMHz的電磁波，即波長(zhǎng)在1米到1毫米之間的電磁波。射頻頻率比一般的無(wú)線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。1.1.2產(chǎn)生原理：射頻能通常由直流或50Hz交流電通過(guò)一特殊的器件來(lái)獲得。可以產(chǎn)生射頻的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導(dǎo)體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)來(lái)完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產(chǎn)生大功率射頻能量的有磁控管，多腔速調(diào)管，射頻三、四極管，行波管等。在目前射頻加熱領(lǐng)域特別是工業(yè)應(yīng)用中使用的主要是磁控管及速調(diào)管。1.1.3頻率：因?yàn)樯漕l應(yīng)用極為廣泛，特別是通信領(lǐng)域，為了避免相互間的干擾，國(guó)際無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)頻率的劃分作了具體規(guī)定。分給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)用的頻率有433兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫，與通信頻率分開(kāi)使用。目前國(guó)內(nèi)用于工業(yè)加熱的常用頻率為915兆赫和2450兆赫（見(jiàn)HYPERLINK無(wú)線電頻率分配表選自《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定_2010年版本》），效率視材料的形狀、材質(zhì)、含水率的不同而定。1.1.4加熱原理：介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成，在電磁場(chǎng)作用下，這些極性分子從原來(lái)的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場(chǎng)的極性排列取向。而在高頻電磁場(chǎng)作用下，這些取向按交變電磁的頻率不斷變化，這一過(guò)程造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦從而產(chǎn)生熱量。此時(shí)交變電場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使介質(zhì)溫度不斷升高，這就是對(duì)射頻加熱最通俗的解釋。1.1.5殺菌除蟲(chóng)原理：射頻滅菌的機(jī)理在于，細(xì)菌、成蟲(chóng)與任何生物細(xì)胞一樣，是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無(wú)機(jī)物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。其中水是生物細(xì)胞的主要成分，含量在75～85％，因?yàn)榧?xì)菌的各種生理活動(dòng)都必須有水參與才能進(jìn)行，而細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物的吸收是通過(guò)細(xì)胞膜質(zhì)的擴(kuò)散、滲透和吸附作用來(lái)完成的。在一定強(qiáng)度射頻場(chǎng)的作用下，物料中的蟲(chóng)類和菌體也會(huì)因分子極化馳豫，同時(shí)吸收射頻能升溫。由于它們是凝聚態(tài)物質(zhì)，分子間的作用力加劇了射頻能向熱能的能態(tài)轉(zhuǎn)化。從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時(shí)受到無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面的作用，使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞，而使蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性后，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性、穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生明顯的變化，而失去生物活性。另一方面，射頻能的非熱效應(yīng)在滅菌中起到了常規(guī)物理滅菌所沒(méi)有的特殊作用。也是造成細(xì)菌死亡的原因之一。1.1.6穿透能力：穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)，電磁波從介質(zhì)的表面進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離，以指數(shù)形式衰減。透射深度被定義為：材料內(nèi)部功率密度為表面能量密度的1/e或36.8%算起的深度D,射頻的加熱深度比紅外加熱大得多，因?yàn)樯漕l的波長(zhǎng)是紅外波長(zhǎng)的近千倍。紅外加熱只是表面加熱，射頻是深入內(nèi)部加熱。1.1.7選擇性加熱：不同性質(zhì)的物料對(duì)射頻的吸收損耗不同，即選擇性加熱的特點(diǎn)，這對(duì)干燥過(guò)程有利。因?yàn)樗肿訉?duì)射頻的吸收損耗最大，所以含水量高的部位，吸收射頻功率多于含水量較低的部位，從而干燥速率趨一致。1.1.8內(nèi)部加熱：常規(guī)加熱（如火焰、熱風(fēng)、電熱、蒸汽等）都是利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物的表面，再通過(guò)熱傳導(dǎo)逐步使中心溫度升高（即常稱的外部加熱)。它要使中心部位達(dá)到所需的溫度，需要一定的熱傳導(dǎo)時(shí)間，而對(duì)熱傳導(dǎo)率差的物體所需的時(shí)間就更長(zhǎng)。射頻加熱則屬于內(nèi)部加熱方式，電磁能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱，且透射性能使物料內(nèi)外介質(zhì)同時(shí)受熱，不需要熱傳導(dǎo)，而內(nèi)部缺乏散熱條件，造成內(nèi)部溫度高于外部的溫度梯度分布，形成驅(qū)動(dòng)內(nèi)部水分向表面滲透的蒸汽壓差，加速了水份的遷移蒸發(fā)速度。特別是對(duì)含水量在30%以下的食品，速度可數(shù)百倍的縮短，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻干燥。1.1.9射頻吸收能力：射頻加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。而不同介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)εr和介質(zhì)損耗角正切值tgδ是不同的，故射頻電磁場(chǎng)作用下的熱效應(yīng)也不一樣。由極性分子所組成的物質(zhì)，能較好地吸收射頻能。水分子呈極強(qiáng)的極性，是吸收射頻的最好介質(zhì)，所以凡含水分子的物質(zhì)必定吸收射頻。另一類由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很少吸收射頻，這類物質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等，它們能透過(guò)射頻，而不吸收射頻。這類材料可作為射頻加熱用的容器或支承物，或做密封材料。在射頻場(chǎng)電中，介質(zhì)吸收射頻功率的大小P正比于頻率f、電場(chǎng)強(qiáng)度E的平方、介電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗正切值tgδ。1.1.10吸水效率：理論上每千瓦小時(shí)射頻電能可使1.39公斤的水汽化，由于線路損耗及腔體效率等因素，實(shí)際效果為0.8--1.1公斤/千瓦小時(shí)。用戶可根據(jù)待處理材料初始與最終含水量之差及產(chǎn)量的要求來(lái)估算所需的射頻功率。1.2射頻設(shè)備特點(diǎn)：

1.2.1干燥速度快常規(guī)方法如:蒸汽干燥、電熱干燥、熱風(fēng)干燥等，由10%含水量脫至1%以下需十幾個(gè)小時(shí)，采用射頻干燥僅需十幾分鐘；由5%含水量脫至1%以下常規(guī)方法需六至七小時(shí)，采用射頻干燥僅需幾分鐘；由30%-20%含水量脫至1%以下，常規(guī)方法需二十幾小時(shí)，采用射頻干燥僅用二十分鐘左右。

常規(guī)熱力干燥往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，室內(nèi)環(huán)境溫度高。而射頻是直接對(duì)物料進(jìn)行作用，因而沒(méi)有額外的熱能耗損,射頻干燥處理均無(wú)以上現(xiàn)象。設(shè)備能即開(kāi)即用,沒(méi)有常規(guī)熱力干燥的熱慣性,操作靈活方便,射頻功率可調(diào),傳輸速度從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào),便于操作。

1.2.2保持物料原色由于射頻干燥不需要熱傳導(dǎo)，物料自身發(fā)熱，干燥速度快，接觸物料的溫度大大低于常規(guī)方法，不會(huì)造成物料裂變現(xiàn)象。

1.2.3流水線作業(yè)，操作環(huán)境好。與常規(guī)方法相比，射頻設(shè)備不需要鍋爐、復(fù)雜的管道系統(tǒng)，煤場(chǎng)和運(yùn)輸車輛，只要具備水，電基本條件即可。相比而言，一般可節(jié)電30％-50％。改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積.設(shè)備的工作環(huán)境低、噪音小，極大地改善了勞動(dòng)條件，整套射頻設(shè)備的操作只需2-3人。射頻干燥設(shè)備可以與上料機(jī)、出料輸送機(jī)、振動(dòng)篩、包裝機(jī)等設(shè)備連接，組成一條流水生產(chǎn)線，這樣大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，車間里沒(méi)有粉塵飛揚(yáng)狀況發(fā)生，符合國(guó)家GMP生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。1.3射頻殺菌保鮮的特點(diǎn)

1、時(shí)間短、速度快

常規(guī)熱力殺菌是通過(guò)熱傳導(dǎo)，對(duì)流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部，要達(dá)到殺菌溫度，往往需要較長(zhǎng)時(shí)間。射頻殺菌是射頻能與食品及其細(xì)菌等微生物直接相互作用，熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用，過(guò)到快速升溫殺菌目的，處理時(shí)間大大縮短，各種物料的殺菌作用一般在3-5分鐘。

2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成分和傳統(tǒng)風(fēng)味

射頻殺菌是通過(guò)特殊熱和非熱的效應(yīng)殺菌，與常規(guī)熱力殺菌比較，能在比較低的溫度和較短的時(shí)間獲得所需的消毒殺菌效果。一般殺菌溫度在75-80攝氏度，就能達(dá)到效果，此外射頻處理食品能保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味、形等風(fēng)味，具有膨化效果。如常規(guī)熱力處理的蔬菜保留的維生素C是46％-50％，而射頻處理是60％-90％；常規(guī)加熱豬肝維生素A保持率為58％，而射頻加熱為84％。

3、節(jié)約能源

常規(guī)熱力殺菌往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，而射頻是直接對(duì)食品進(jìn)行作用，因而沒(méi)有額外的熱能耗損。相比而言，一般可節(jié)電30％-50％。

4均勻徹底

常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開(kāi)始，然而通過(guò)熱傳導(dǎo)至內(nèi)部，存在內(nèi)外溫差。為了保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間。

往往食品內(nèi)部沒(méi)有達(dá)到足夠溫度而影響殺菌效果。由于射頻肯有穿透作用，對(duì)食品進(jìn)行整體處理時(shí)，表面和內(nèi)部同時(shí)受到作用，所以消毒殺菌均勻徹底。

5便于控制

射頻干操殺菌處理，設(shè)備能即開(kāi)即用，沒(méi)有常規(guī)熱力殺菌的熱慣性，操作靈活方便，射頻功率可調(diào)，傳輸速度從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，便于操作。

6、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝先進(jìn)

與常規(guī)方法相比，射頻設(shè)備不需要鍋爐、復(fù)雜的管道系統(tǒng)，煤場(chǎng)和運(yùn)輸車輛，只要具備水，電基本條件即可。

7、改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積

設(shè)備的工作環(huán)境低、噪音小，極大地改善了勞動(dòng)條件，整套射頻設(shè)備的操作只需2-3人。1.4射頻木條除蟲(chóng)干燥特點(diǎn)射頻木材除蟲(chóng)干燥設(shè)備發(fā)一般采用磁控管，其生均勻的射頻場(chǎng)使木材自身整體生熱，可消除干燥過(guò)程中的溫度梯度及含水率梯度。木材整體的溫度基本相同。其中水分由內(nèi)向外同時(shí)排出使木材的膨脹收縮系數(shù)基本一致，這樣木材在干燥過(guò)程中可最大限度避免變形、開(kāi)裂、干枯、碳化等損失，能提高木材的成材率。色澤保護(hù)本系列設(shè)備干燥木材不改變木材的原色澤，用其他傳統(tǒng)加熱法干燥木材，普遍存在顏色加深，有的變黃、變黑，降低木制品擋次，同一種木材因色澤原因，價(jià)格相差很大。經(jīng)本系列設(shè)備干燥的木材，能徹底消除木材適應(yīng)力，制成的木制品不會(huì)再出現(xiàn)變形，開(kāi)裂，可提高木制品的質(zhì)量，能保持木材的原樣，不變形，不開(kāi)裂，不損壞木材。二磁控管2.1磁控管的構(gòu)造磁控管是一種用來(lái)產(chǎn)生射頻能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置于恒定磁場(chǎng)中的二極管。管內(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的控制下，與高頻電磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，把從恒定電場(chǎng)中獲得能量轉(zhuǎn)變成射頻能量，從而達(dá)到產(chǎn)生射頻能的目的，由于較高頻波也叫微波，所以該系統(tǒng)也叫微波系統(tǒng)。2.1.1陽(yáng)極陽(yáng)極是磁控管的主要組成之一，它與陰極一起構(gòu)成電子與高頻電磁場(chǎng)相互作用的空間。在恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的作用下，電子在此空間內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)。磁控管的陽(yáng)極除與普通的二極管的陽(yáng)極一樣收集電子外，還對(duì)高頻電磁場(chǎng)的振蕩頻率起著決定性的作用。陽(yáng)極由導(dǎo)電良好的金屬材料（如無(wú)氧銅）制成，并設(shè)有多個(gè)諧振腔，諧振腔的數(shù)目必須是偶數(shù)，管子的工作頻率越高腔數(shù)越多。陽(yáng)極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇型，陽(yáng)極上的每一個(gè)小諧振腔相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)的2C振蕩回路。以槽扇型腔為例，可以認(rèn)為腔的槽部分主要構(gòu)成振蕩回路的電容，而其扇形部分主要構(gòu)成振蕩回路的電感。由射頻技術(shù)理論可知，諧振腔的諧振頻率與腔體的幾何尺寸成反比。腔體越大其工作頻率越低。于是，我們可以根據(jù)腔體的尺寸來(lái)估計(jì)它的工作頻段。磁控管的陽(yáng)極由許多諧振腔耦合在一起，形成一個(gè)復(fù)雜的諧振系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每個(gè)小諧振腔的諧振頻率，我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來(lái)估計(jì)磁控管的工作頻段。磁控管的陽(yáng)極諧振系統(tǒng)除能產(chǎn)生所需要的電磁振蕩外，還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管穩(wěn)定的工作在所需的模式上,常用"隔型帶"來(lái)隔離干擾模式.隔型帶把陽(yáng)極翼片一個(gè)間隔一個(gè)地連接起來(lái),以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。另外,由于經(jīng)能量交換后的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽(yáng)極使陽(yáng)極溫度升高,陽(yáng)極收集的電子越多(即電流越大),或電子的能量越大(能量轉(zhuǎn)換率越低),陽(yáng)極溫度越高,因此,陽(yáng)極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,陽(yáng)極帶有散熱片.大功率管則多用水冷,陽(yáng)極上有冷卻水套。2.1.2陰極及其引線磁控管的陰極即電子的發(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)組成部分。陰極的性能對(duì)管子的工作特性和壽命影響極大，被視為整個(gè)管子的心臟。陰極的種類很多，性能各異。連續(xù)波磁控管中常用直熱式陰極，它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀，通電流加熱到規(guī)定溫度后就具有發(fā)射電子的能力。這種陰極具有加熱時(shí)間短和抗電子轟擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的應(yīng)用。此種陰極加熱電流大，要求陰極引線要短而粗，連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時(shí)溫度很高，常用強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。磁控管工作時(shí)陰極接負(fù)高壓，因此引線部分應(yīng)有良好的絕緣性能并能滿足真空密封的要求。為防止因電子回轟而使陽(yáng)極過(guò)熱，磁控管工作穩(wěn)定后應(yīng)按規(guī)定降低陰極電流以延長(zhǎng)使用壽命。2.1.3能量輸出器能量輸出器是把相互作用空間中所產(chǎn)生的射頻能輸送到負(fù)載去的裝置。能量輸出裝置的作用是無(wú)損耗，無(wú)擊穿地通過(guò)射頻，保證管子的真空密封，同時(shí)還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接。小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽(yáng)極諧振腔高頻磁場(chǎng)最強(qiáng)的地方。放置一個(gè)耦合環(huán)，當(dāng)穿過(guò)環(huán)面的磁通量變化時(shí)，將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，從而將高頻功率引到環(huán)外。耦合環(huán)面積越大耦合越強(qiáng)。大功率連續(xù)波磁控管常用軸向能量輸出器，輸出天線通過(guò)極靴孔洞連接到陽(yáng)極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個(gè)天線被輸出窗密封。輸出窗常用低損耗特性的玻璃或陶瓷制成。它不須保證射頻能量無(wú)損耗的通過(guò)和具有良好的真空氣密性。大功率管的輸出窗常用強(qiáng)迫風(fēng)冷來(lái)降低由于介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量。2.1.4磁路系統(tǒng)磁控管正常工作時(shí)要求有很強(qiáng)的恒定磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度一般為數(shù)千高斯。工作頻率越高，所加磁場(chǎng)越強(qiáng)。磁控管的磁路系統(tǒng)就是產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的裝置。磁路系統(tǒng)分永磁和電磁兩大類。永磁系統(tǒng)一般用于小功率管，磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，管芯和電磁鐵配合使用，管芯內(nèi)有上、下極靴，以固定磁隙的距離。磁控管工作時(shí)，可以很方便的靠改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，來(lái)調(diào)整輸出功率和工作頻率。另外，還可以將陽(yáng)極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩(wěn)定性。2.1.5調(diào)頻機(jī)構(gòu)改變磁控管頻率配合加速管色散特性機(jī)械調(diào)諧在陽(yáng)極塊的諧振腔中插入金屬桿調(diào)節(jié)范圍達(dá)數(shù)MHz調(diào)諧桿2.1.6冷卻系統(tǒng)2.2磁控管原理2.2.1電子臨界狀態(tài)2.2.2陽(yáng)極電流2.2.3π型振蕩2.2.4電子行行波同步2.2.5電子群聚2.2.6脈沖工作方式2.2.7電子轉(zhuǎn)移2.2.8反轟現(xiàn)象2.2.9效率2.2.10負(fù)載特性2.2.11燈絲電路2.2.12磁場(chǎng)供給2.2.13脈沖磁控管穩(wěn)定性2.2.14頻率穩(wěn)定三、除蟲(chóng)設(shè)備參數(shù)確定3.1磁控管功率磁控管選擇額定功率為1000W的可調(diào)磁控管，數(shù)量為4根。射頻頻率為2450WHZ-2455WHZ，品牌選擇日本松下、韓國(guó)LG等。3.2木材含水率我國(guó)把木材中所含水分的重量與絕干后木材重量的百分比，定義為木材含水率。木材是一種吸濕物質(zhì)，濕材在空氣中放置，會(huì)不斷蒸發(fā)水分；干材在空氣中放置，空氣中的水分也會(huì)被木材吸收，蒸發(fā)和吸收水的速度最后相等，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，這時(shí)的含水率為平衡含水率。木材平衡含水率受大氣濕度的影響，因地區(qū)而不同。北方為12%左右，南方為18%左右，華中約為16%左右。木材平衡含水率在生產(chǎn)上有很大的意義。家具、門窗、室內(nèi)裝修等用材的含水率，必須干燥到使用地區(qū)的平衡含水率以下，否則木制品會(huì)開(kāi)裂和變形。在不計(jì)環(huán)境濕度的條件下，木材控制在15%的含水率稱標(biāo)準(zhǔn)含水率，出口的原木包裝，在蓋IPPC章前，木包裝不能帶樹(shù)皮、泥土，濕度不能超過(guò)20%，殺蟲(chóng)干燥后，木材含水率以10%-15%最佳。所以射頻所加熱的木條，其功率吸收約為木條含水率的5%-10%最佳。3.3木材密度及含水量木材密度幾乎相同，約為0.44~0.57，平均值為0.54，其表現(xiàn)密度因樹(shù)種不同而稍有不同。以10根80mm×80mm×1000mm的木條，含水率20%為例，其含水量為0.08×0.08×1×10×0.54×20%=0.006784噸=6.784kg3.4加熱時(shí)間本系列干燥設(shè)備是木材自身整體生熱，沒(méi)有熱慣性，也沒(méi)有熱傳輸損耗，比傳統(tǒng)加熱法干燥節(jié)能５０％以上，干燥速度比傳統(tǒng)加熱法快１０倍以上。還是以10根木條為例水的比熱容為4200焦/千克，常規(guī)環(huán)境下木條溫度為20℃所以將6.784kg水從20℃加熱到70℃耗損熱量為6.784×4200×（70-20）=1424640焦耳若選用4根1000W的磁控管，其加熱時(shí)間為1424640÷4000=356.16秒≈6分鐘估算25%的損耗，時(shí)間應(yīng)該為6-8分鐘3.5滅菌時(shí)間本系列干燥設(shè)備在干燥木材過(guò)程中不會(huì)發(fā)生霉變，并且能徹底殺滅各種蟲(chóng)菌類，消除木制品蟲(chóng)害。射頻干燥木材特別適應(yīng)于木材初含水率在28％左右，干至含水率10%-8%的木材，能在短時(shí)間內(nèi)干燥好木材，也能對(duì)木制工藝品、裝飾品以及特殊規(guī)格木材進(jìn)行干燥。除去損耗，1000W功率在一小時(shí)內(nèi)可以使1.1kg水完全汽化，若木材含水量殺蟲(chóng)前為20%，殺蟲(chóng)后為10%，則說(shuō)明6.784kg中有3.4kg汽化，所以4個(gè)1000W的汽化時(shí)間約為3.4÷4.4=0.77小時(shí)≈45分鐘從開(kāi)始加熱到完成不應(yīng)超過(guò)45分鐘，滅菌時(shí)間為45-8=37分鐘水加熱到100℃時(shí)間約為4200×6.8×（100-70）÷4000=214秒≈4分所以殺蟲(chóng)時(shí)間約為4-35分鐘。3.6除蟲(chóng)厚度研究表明，隨著含水量的增加和射頻工作頻率的增加，射頻在木材中的穿透深度減少，當(dāng)用頻率為915MHZ和2450MHZ的射頻干燥和加熱具有高含水量的木材時(shí)，木材的最大厚度應(yīng)該控制在16cm到6cm之間，上述數(shù)據(jù)表明，寬度和高度在8cm左右的木條完全在可滅菌的厚度之內(nèi)。3.7射頻輻射安全標(biāo)準(zhǔn)在我們的熱場(chǎng)環(huán)境中到處充滿射頻，比如手機(jī)通信等。雖然射頻對(duì)人體的傷害非常小，但是在制造設(shè)備時(shí)也應(yīng)該充分考慮到工作人員的安全，使之符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB12638-1990射頻輻射標(biāo)準(zhǔn)）。超短波通信設(shè)備輻射安全要求1、脈沖波每日八小時(shí)連續(xù)暴露時(shí)，容許平均電場(chǎng)強(qiáng)度10V/m。容許暴露的平均電場(chǎng)強(qiáng)度上限為90V/m。2、連續(xù)波每日八小時(shí)連續(xù)暴露時(shí)，容許平均電場(chǎng)強(qiáng)度14V/m。容許暴露的平均電場(chǎng)強(qiáng)度上限為123V/m。3、超短波通信設(shè)備輻射的測(cè)量條件將超短波波段容許暴露值及容許暴露上限值按上述公式換算成平均電場(chǎng)強(qiáng)度如下：脈沖波射頻輻射平均功率密度25μW/cm相當(dāng)于超短波波段平均電場(chǎng)強(qiáng)度9.7V/m。射頻輻射平均功率密度2mW/cm相當(dāng)于超短波波段平均電場(chǎng)強(qiáng)度86.8V/m。連續(xù)波射頻輻射平均功率密度50μW/cm相當(dāng)于超短波平均電場(chǎng)強(qiáng)度13.7V/m。射頻輻射平均功率密度4mW/cm相當(dāng)于超短波平均電場(chǎng)強(qiáng)度122.8V/m。四、除蟲(chóng)設(shè)備基本構(gòu)造4.1控制系統(tǒng)組成4.1.1觸摸屏觸摸屏采用德國(guó)西門子工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，屏功能強(qiáng)大，多面手，應(yīng)用廣泛MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。創(chuàng)新的BiCo功能有無(wú)可比擬的靈活性。4.1.2PLC控制器PLC控制器同樣采用德國(guó)西門子產(chǎn)品，德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用，是目前國(guó)際頂級(jí)的PLC制造商。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。本系統(tǒng)采用西門子S7系列，性能穩(wěn)定，抗干擾性好。4.1.3電氣機(jī)柜電氣機(jī)柜采用威圖機(jī)柜，德國(guó)威圖成立于1961年，是世界領(lǐng)先的箱體系統(tǒng)和箱體技術(shù)供應(yīng)商，其生產(chǎn)的電氣機(jī)柜在國(guó)際處于領(lǐng)先