微波设备中主要参数的确定
微波应用于污水处理行业是中国污水处理的一次飞跃。微波设备用途广泛,在不同的应用中需要掌握不同的、必要的参数,但驻波、功率与设备工作参数具有普遍意义的。
1、驻波测量
驻波测量的装置主要由开槽线和装在探针座上的探针及晶体检波器组成。在矩形波导宽边的中心线上开一槽缝,在前述高频电流的分布中曾分析过,此槽缝并不影响波导壁上的电流分布。检波器通过探针插入波导的槽缝中耦合出部分微波,探针可以上下移动,控制探针插入波导中深度,以便调节耦合的强弱,耦合出来的微波功率经检波器检波,用测量放大器或光点检流计读取。改变频率时,要调节装在探针座上的谐振腔中的短路活塞,使谐振腔在所测信号频率上谐振,此时检波电流最大,反应灵敏。探针座带着控针在开槽波导上左右移动。当移动探针座时,可以测出驻波最大点或最小点之间的距离为一波导波长,探针的位置由标尺精确地读出。
2、功率的测定
由于微波传输和分布的特殊性,要测量波导中和谐振腔中的电压及电流值是不可能的,所以往往要采用一些特殊的方法来进行功率测量。一般先确定物料吸收微波能之后的温度上升速率,然后通过公式计算。
物料温度的上升速率反映了物料吸收微波能多少的程度。欲使质量为m的物料在t时间内温度从θ0上升至θ,所需的微波功率P由下式确定:P=Q/t=mc(θ—θ0) /t
下面是两种微波技术中常用的测量功率方法。
A.水负载热量计算法 由于水对微波有良好的吸收性能,所以,如果将水通过波导内的玻璃管(或其它低损耗塑料容器),然后测出水吸收了微波能量后升高的温度,就可计算出被吸收功率的大小。这种方法从原理上讲是属于绝对法测量,因为它无须再用其它仪器进行校准。
B.为使被测功率全部或绝大部分被吸收而不产生反射,应使负载驻波比小于1.2。测量用的绝缘管,其倾斜角应适当选择,使管在波导内的长度为(2~5)λg。测量时,将这个特制的水负载接在终端,通水将绝缘管中的气泡驱除,因为气泡会造成驻波比的增大。水的流量在测量过程中要求尽可能稳定。水流量的大小应根据被测量功率的大小适当调节,调节原则是,要控制进出水的温差在1~3℃左右。因为温差太小温度计的准确测量又有困难。
温升可以用两只灵敏温度计分别测量,测出温度θ1及出水温度θ2即得温差Δθ1-θ2,或以温度热耦直接读温差Δθ。
被测微波功率可以用下列计算:
P=Δθ•С•m/t
式中 C——流体比热容,
m/t——水的流量
Δθ——进、出水温差
P——功率,
C、当需要测量数十千瓦以上的大功率时,往往采用定向耦合器,从主波导中耦合出一小部分能量来进行测量。当采用两个定向耦合器时,可分别测得主波导中正向及反向(入射与反射)两个功率的大小。
测量时,要选择适当的过度衰减量和定向耦合器及具有相应量程与频率范围的小功率计。其测出的功率应符合下式:
KT=10㏒P/P,
式中 P——主波导实际功率,W
KT——定向耦合器过度衰减量,Db;
P,----辅助波导中小功率计测得的功率值,W;
3、设备总功率的计算
电源总功率的估算:实际上,在微波谐振腔内,微波功率不可能全部为物料所吸收,被物料吸收的只是绝大部分,还有少部分将由于反射而损耗在馈送微波的波导内。当使用行波型谐振腔时,未被物料吸收完的功率还将到达终端,被水负载所吸收。因此,选择微波设备的功率容量时,考虑到吸收效率应适当加大容量,一般设备的效率在0.7~0.9之间。
磁控管将电能转换成微波能时,本身要消耗掉一部分电能。加热磁控管阴极要消耗电能,高压电源将交流市电整流为直流电能时也要消耗电能,电磁铁也消耗少量电能。微波设备所消耗的电源总功率就是上述功率部分的总和。
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