微波設(shè)備中主要參數(shù)的確定
微波應(yīng)用于污水處理行業(yè)是中國污水處理的一次飛躍。微波設(shè)備用途廣泛,在不同的應(yīng)用中需要掌握不同的、必要的參數(shù),但駐波、功率與設(shè)備工作參數(shù)具有普遍意義的。
1、駐波測量
駐波測量的裝置主要由開槽線和裝在探針座上的探針及晶體檢波器組成。在矩形波導(dǎo)寬邊的中心線上開一槽縫,在前述高頻電流的分布中曾分析過,此槽縫并不影響波導(dǎo)壁上的電流分布。檢波器通過探針插入波導(dǎo)的槽縫中耦合出部分微波,探針可以上下移動,控制探針插入波導(dǎo)中深度,以便調(diào)節(jié)耦合的強(qiáng)弱,耦合出來的微波功率經(jīng)檢波器檢波,用測量放大器或光點(diǎn)檢流計(jì)讀取。改變頻率時,要調(diào)節(jié)裝在探針座上的諧振腔中的短路活塞,使諧振腔在所測信號頻率上諧振,此時檢波電流最大,反應(yīng)靈敏。探針座帶著控針在開槽波導(dǎo)上左右移動。當(dāng)移動探針座時,可以測出駐波最大點(diǎn)或最小點(diǎn)之間的距離為一波導(dǎo)波長,探針的位置由標(biāo)尺精確地讀出。
2、功率的測定
由于微波傳輸和分布的特殊性,要測量波導(dǎo)中和諧振腔中的電壓及電流值是不可能的,所以往往要采用一些特殊的方法來進(jìn)行功率測量。一般先確定物料吸收微波能之后的溫度上升速率,然后通過公式計(jì)算。
物料溫度的上升速率反映了物料吸收微波能多少的程度。欲使質(zhì)量為m的物料在t時間內(nèi)溫度從θ0上升至θ,所需的微波功率P由下式確定:P=Q/t=mc(θ—θ0) /t
下面是兩種微波技術(shù)中常用的測量功率方法。
A.水負(fù)載熱量計(jì)算法 由于水對微波有良好的吸收性能,所以,如果將水通過波導(dǎo)內(nèi)的玻璃管(或其它低損耗塑料容器),然后測出水吸收了微波能量后升高的溫度,就可計(jì)算出被吸收功率的大小。這種方法從原理上講是屬于絕對法測量,因?yàn)樗鼰o須再用其它儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
B.為使被測功率全部或絕大部分被吸收而不產(chǎn)生反射,應(yīng)使負(fù)載駐波比小于1.2。測量用的絕緣管,其傾斜角應(yīng)適當(dāng)選擇,使管在波導(dǎo)內(nèi)的長度為(2~5)λg。測量時,將這個特制的水負(fù)載接在終端,通水將絕緣管中的氣泡驅(qū)除,因?yàn)闅馀輹斐神v波比的增大。水的流量在測量過程中要求盡可能穩(wěn)定。水流量的大小應(yīng)根據(jù)被測量功率的大小適當(dāng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)原則是,要控制進(jìn)出水的溫差在1~3℃左右。因?yàn)闇夭钐囟扔?jì)的準(zhǔn)確測量又有困難。
溫升可以用兩只靈敏溫度計(jì)分別測量,測出溫度θ1及出水溫度θ2即得溫差Δθ1-θ2,或以溫度熱耦直接讀溫差Δθ。
被測微波功率可以用下列計(jì)算:
P=Δθ•С•m/t
式中 C——流體比熱容,
m/t——水的流量
Δθ——進(jìn)、出水溫差
P——功率,
C、當(dāng)需要測量數(shù)十千瓦以上的大功率時,往往采用定向耦合器,從主波導(dǎo)中耦合出一小部分能量來進(jìn)行測量。當(dāng)采用兩個定向耦合器時,可分別測得主波導(dǎo)中正向及反向(入射與反射)兩個功率的大小。
測量時,要選擇適當(dāng)?shù)倪^度衰減量和定向耦合器及具有相應(yīng)量程與頻率范圍的小功率計(jì)。其測出的功率應(yīng)符合下式:
KT=10㏒P/P,
式中 P——主波導(dǎo)實(shí)際功率,W
KT——定向耦合器過度衰減量,Db;
P,----輔助波導(dǎo)中小功率計(jì)測得的功率值,W;
3、設(shè)備總功率的計(jì)算
電源總功率的估算:實(shí)際上,在微波諧振腔內(nèi),微波功率不可能全部為物料所吸收,被物料吸收的只是絕大部分,還有少部分將由于反射而損耗在饋送微波的波導(dǎo)內(nèi)。當(dāng)使用行波型諧振腔時,未被物料吸收完的功率還將到達(dá)終端,被水負(fù)載所吸收。因此,選擇微波設(shè)備的功率容量時,考慮到吸收效率應(yīng)適當(dāng)加大容量,一般設(shè)備的效率在0.7~0.9之間。
磁控管將電能轉(zhuǎn)換成微波能時,本身要消耗掉一部分電能。加熱磁控管陰極要消耗電能,高壓電源將交流市電整流為直流電能時也要消耗電能,電磁鐵也消耗少量電能。微波設(shè)備所消耗的電源總功率就是上述功率部分的總和。
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