射频杀虫原理

1、目录前言2一、射频31.1 射频原理31.1.1 定义41.1.2产生原理41.1.3 频率41.1.4加热原理41.1.5杀菌除虫原理41.1.6穿透能力51.1.7选择性加热51.1.8内部加热51.1.9射频吸收能力61.1.10吸水效率61.2射频设备特点：61.3射频杀菌保鲜的特点 71.4射频木条除虫干燥特点 8二磁控管82.1磁控管的构造82.1.1 阳极92. 1.2阴极及其引线102.1.3能量输出器112.1.4磁路系统122.1.5调频机构 132.1.6冷却系统142.2磁控管原理142.2.1电子临界状态142.2.2阳极电流152.2.3 n型振荡152.2.4电子

2、行行波同步 162.2.5电子群聚162.2.6脉冲工作方式172.2.7电子转移172.2.8反轰现象182.2.9 效率182.2.10负载特性192.2.11灯丝电路192.2.12磁场供给202.2.13脉冲磁控管稳定性202.2.14频率稳定21三、除虫设备参数确定 213.1磁控管功率213.2木材含水率213.3木材密度及含水量 223.4加热时间223.5灭菌时间223.6除虫厚度233.7射频辐射安全标准 23四、除虫设备基本构造 244.1控制系统组成 244.1.1触摸屏244.1.2 PLC控制器 244.1.3电气机柜244.1.4系统结构254.2加热系统组成254

3、.2.1磁控管电源 254.2.2磁控管254.2.3波导腔254.2.4温度传感器 264.2.5力口热舱 264.2.6力口热舱门264.3系统运行264.3.1控制系统原理图 264.3.2系统结构图 28附录1:无线电频率分配表 29、八 、亠刖言木材的干燥和杀虫是木制品重要的工艺环节，也是木材能否长时间保存的决定 性因素，起能耗约占木制品生产总能耗的好大一部分，对木材进行正确合理的处理， 既保证了对木材的合理应用，又保证了木材制品的质量，节约木材。常规木材杀虫一般分为三种方式，喷消毒水、溴甲烷熏蒸、热蒸汽处理等。蒸煮， 是将木材放入木材干燥窑内通入高温空气蒸煮，但是时间比较长，一般含

4、水率在10%的木材需要2-3天；如果用消毒药水浸泡或者溴甲烷熏蒸也可以，但是会残留气味 或者药水，处理周期也长。用射频干燥，速度很快，灭菌效果好，无任何残留。20世纪60年代初，美国、日本、加拿大、德国等国学者开始研究利用射频（高 频）干燥木材、为木材杀虫。试验结果表明，木材射频（高频）是一种最有效的快速干燥、杀虫方法。研究表明：对于易干、中等及难干的常用树种和不同规格的木材， 在满足质量要 求的前提下，射频干燥与常规蒸汽干燥相比，可以缩短干燥时间几十倍。近年来， 随着技术的进步，射频（高频）干燥设备的性能也更趋完善，微波（高频）干燥技术开始逐步工业化应用于木材干燥行业，尤其是用射频对木质坚硬

5、的珍贵木材进行 干燥可以获得良好的效果。亠、射频1.1射频原理射频是一种波长极短的电磁波，它和无线电波、红外线、可见光一样，都属于 电磁波，频率范围从300KHz-300GHz之间。射频简称就是射频电流，它是一种高频 交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频（大于10K）;射频（300K-300G是高频的较高频段；微波频段（300M-300G又是射频的较高频段。射频的较高频波可以用来加热、干燥以及杀虫。射频加热干燥的原理：是利用 射频在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把射 频

6、能量直接转换为介质热能，射频被物体吸收后，物体自生发热，加热从物体内部、 外部同时开始，能做到里外同时加热，不同的物质吸收射频的能力不同，其加热效 果也各不相同，这主要取决于物质的介质损耗。水是吸收射频很强烈的物质，一般 含有水分的物质都能用射频来进行加热，快速均匀，达到很好效果。1.1.1定义：射频与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波，射频是指频率为 300MHZ-300KMH的电磁波，即波长在1米到1毫米之间的电磁波。射频频率比一般 的无线电波频率咼，通常也称为“超咼频电磁波”。1.1.2产生原理：射频能通常由直流或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。 可以产生射频的器 件有许多种，

7、但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电 子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生 大功率射频能量的有磁控管，多腔速调管，射频三、四极管，行波管等。在目前射 频加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。1.1.3频率：因为射频应用极为广泛，特别是通信领域，为了避免相互间的干扰，国际无线 电管理委员会对频率的划分作了具体规定。分给工业、科学和医学用的频率有433兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫，与通信频率分开使用。目前 国内用于工业加热的常用频率为 915兆赫和2450兆赫（见无线电频率分配表 选自中 华人

8、民共和国无线电频率划分规定_2010年版本），效率视材料的形状、材质、含水 率的不同而定。1.1.4加热原理:介质材料由极性分子和非极性分子组成，在电磁场作用下，这些极性分子从原 来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向。而在高频电磁场作用下，这些取 向按交变电磁的频率不断变化，这一过程造成分子的运动和相互摩擦从而产生热量 此时交变电场的场能转化为介质内的热能，使介质温度不断升高，这就是对射频加 热最通俗的解释。1.1.5杀菌除虫原理射频灭菌的机理在于，细菌、成虫与任何生物细胞一样，是由水、蛋白质、核 酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。其中水是生 物细胞的主要成分

9、，含量在 7585%,因为细菌的各种生理活动都必须有水参与才 能进行，而细菌的生长繁殖过程，对各种营养物的吸收是通过细胞膜质的扩散、渗 透和吸附作用来完成的。在一定强度射频场的作用下，物料中的虫类和菌体也会因 分子极化驰豫，同时吸收射频能升温。由于它们是凝聚态物质，分子间的作用力加 剧了射频能向热能的能态转化。从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转 动两方面的作用，使其空间结构变化或破坏，而使蛋白质变性。蛋白质变性后，其 溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显的变化，而失去生物活性。 另一方面，射频能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用。也 是造成细菌死亡的原因

10、之一。1.1.6穿透能力：穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领，电磁波从介质的表面进入并在其 内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质 表面的距离，以指数形式衰减。透射深度被定义为：材料内部功率密度为表面能量 密度的1/e或36.8%算起的深度D,射频的加热深度比红外加热大得多，因为射频的 波长是红外波长的近千倍。红外加热只是表面加热，射频是深入内部加热。1.1.7选择性加热：不同性质的物料对射频的吸收损耗不同，即选择性加热的特点，这对干燥过程 有利。因为水分子对射频的吸收损耗最大，所以含水量高的部位，吸收射频功率多 于含水量较低的部位，从而干燥速率趋一致。1

11、.1.8内部加热：常规加热（如火焰、热风、电热、蒸汽等）都是利用热传导、对流、热辐射将 热量首先传递给被加热物的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高（即常称的外 部加热）。它要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，而对热传导率 差的物体所需的时间就更长。射频加热则属于内部加热方式，电磁能直接作用于介 质分子转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导，而内部缺 乏散热条件，造成内部温度高于外部的温度梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差，加速了水份的迁移蒸发速度。特别是对含水量在30%以下的食品，速 度可数百倍的缩短，在短时间内达到均匀干燥。1.1.9射频吸收能力

12、：射频加热是介质材料自身损耗电场能量而发热。而不同介质材料的介质常数& r 和介质损耗角正切值tg S是不同的，故射频电磁场作用下的热效应也不一样。由极 性分子所组成的物质，能较好地吸收射频能。水分子呈极强的极性，是吸收射频的 最好介质，所以凡含水分子的物质必定吸收射频。另一类由非极性分子组成，它们 基本上不吸收或很少吸收射频，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、 塑料制品和玻璃、陶瓷等，它们能透过射频，而不吸收射频。这类材料可作为射频 加热用的容器或支承物，或做密封材料。在射频场电中，介质吸收射频功率的大小P 正比于频率f、电场强度E的平方、介电常数& r和介质损耗

13、正切值tg 3。1.1.10吸水效率：理论上每千瓦小时射频电能可使1.39公斤的水汽化，由于线路损耗及腔体效率 等因素，实际效果为0.8-1.1 公斤/千瓦小时。用户可根据待处理材料初始与最终 含水量之差及产量的要求来估算所需的射频功率。1.2射频设备特点：1.2.1干燥速度快常规方法如：蒸汽干燥、电热干燥、热风干燥等，由10%含水量脱至1%以下需十 几个小时，采用射频干燥仅需十几分钟；由 5%含水量脱至1%以下常规方法需六至七 小时，采用射频干燥仅需几分钟；由 30%-20含水量脱至1%以下，常规方法需二十 几小时，采用射频干燥仅用二十分钟左右。常规热力干燥往往在环境及设备上存在热损失，室内

14、环境温度高。而射频是直 接对物料进行作用，因而没有额外的热能耗损，射频干燥处理均无以上现象。设备能 即开即用，没有常规热力干燥的热惯性，操作灵活方便，射频功率可调，传输速度从零 开始连续可调，便于操作。1.2.2保持物料原色由于射频干燥不需要热传导，物料自身发热，干燥速度快，接触物料的温度大 大低于常规方法，不会造成物料裂变现象123流水线作业，操作环境好。与常规方法相比，射频设备不需要锅炉、复杂的管道系统，煤场和运输车辆，只要具备水，电基本条件即可。相比而言，一般可节电30% -50 %。改善劳动条件，节省占地面积设备的工作环境低、噪音小，极大地改善了劳动条件，整套射频设备 的操作只需2-3

15、人。射频干燥设备可以与上料机、出料输送机、振动筛、包装机等 设备连接，组成一条流水生产线，这样大大提高了劳动生产力，车间里没有粉尘飞 扬状况发生，符合国家 GMP产标准。1.3射频杀菌保鲜的特点1、时间短、速度快常规热力杀菌是通过热传导，对流或辐射等方式将热量从食品表面传至内部，要达到杀菌温度，往往需要较长时间。射频杀菌是射频能与食品及其细菌等微生物 直接相互作用，热效应与非热效应共同作用，过到快速升温杀菌目的，处理时间大 大缩短，各种物料的杀菌作用一般在 3-5分钟。2、低温杀菌保持营养成分和传统风味射频杀菌是通过特殊热和非热的效应杀菌，与常规热力杀菌比较，能在比较低的温度和较短的时间获得所

16、需的消毒杀菌效果。一般杀菌温度在75-80摄氏度，就能达到效果，此外射频处理食品能保留更多的营养成分和色、香、味、形等风味， 具有膨化效果。如常规热力处理的蔬菜保留的维生素 C是46%-50 %，而射频处理是 60%-90 %;常规加热猪肝维生素 A保持率为58%，而射频加热为84%。3、节约能源常规热力杀菌往往在环境及设备上存在热损失，而射频是直接对食品进行作用，因而没有额外的热能耗损。相比而言，一般可节电30%-50 %。4均匀彻底常规热力杀菌是从物料表面开始，然而通过热传导至内部，存在内外温差。为了保持食品风味，缩短处理时间。往往食品内部没有达到足够温度而影响杀菌效果。由于射频肯有穿透作

17、用，对食品进行整体处理时，表面和内部同时受到作用，所以消毒杀菌均匀彻底。5便于控制射频干操杀菌处理，设备能即开即用，没有常规热力杀菌的热惯性，操作灵活方便，射频功率可调，传输速度从零开始连续可调，便于操作。6设备简单，工艺先进与常规方法相比，射频设备不需要锅炉、复杂的管道系统，煤场和运输车辆，只要 具备水，电基本条件即可。7、改善劳动条件，节省占地面积设备的工作环境低、噪音小，极大地改善了劳动条件，整套射频设备的操作只需2-3 人。1.4射频木条除虫干燥特点射频木材除虫干燥设备发一般采用磁控管，其生均匀的射频场使木材自身整体生热，可消除干燥过程中的温度梯度及含水率梯度。木材整体的温度基本相同。

18、其 中水分由内向外同时排出使木材的膨胀收缩系数基本一致，这样木材在干燥过程中 可最大限度避免变形、开裂、干枯、碳化等损失，能提高木材的成材率。色泽保护本系列设备干燥木材不改变木材的原色泽，用其他传统加热法干燥木材，普遍存在颜色加深，有的变黄、变黑，降低木制品挡次，同一种木材因色泽原因，价 格相差很大。经本系列设备干燥的木材，能彻底消除木材适应力，制成的木制品不会再出现变形，开裂，可提高木制品的质量，能保持木材的原样，不变形，不开裂，不损坏木材。二磁控管2.1磁控管的构造磁控管是一种用来产生射频能的电 真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中 的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下

19、，与高频电磁场发 生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成射频能量，从而达到产生射频能的目 的，由于较咼频波也叫微波，所以该系统也叫微波系统。-Jim T T Ir I莫收负Sil1导行波系统（微波系统）导仃波系统由各种Itt波传输线和微 波电路元件构成“微波元件实质上 是具有不连续性的微波传输线段2.1.1阳极阳极是磁控管的主要组成之一，它与阴极一起构成电子与高频电磁场相互作用 的空间。在恒定磁场和恒定电场的作用下，电子在此空间内完成能量转换的任务。磁控管的阳极除与普通的二极管的阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频 率起着决定性的作用。 阳极由导电良好的金属材料（如无氧铜）制成，并设有

20、多个谐振腔，谐振腔的数目必须是偶数，管子的工作频率越高腔数越多。阳极谐振腔的 型式常为孔槽形、扇形和槽扇型，阳极上的每一个小谐振腔相当于一个并联的2C振荡回路。以槽扇型腔为例，可以认为腔的槽部分主要构成振荡回路的电容，而其扇 形部分主要构成振荡回路的电感。由射频技术理论可知，谐振腔的谐振频率与腔体 的几何尺寸成反比。腔体越大其工作频率越低。于是，我们可以根据腔体的尺寸来 估计它的工作频段。磁控管的阳极由许多谐振腔耦合在一起，形成一个复杂的谐振 系统。这个系统的谐振腔频率主要决定于每个小谐振腔的谐振频率，我们也可以根 据小谐振腔的大小来估计磁控管的工作频段。磁控管的阳极谐振系统除能产生所需要的电

21、磁振荡外，还能产生不同特性的多种电磁振荡。为使磁控管稳定的工作在所 需的模式上，常用"隔型带"来隔离干扰模式隔型带把阳极翼片一个间隔一个地连接 起来,以增加工作模式与相邻干扰模式之间的频率间隔。另外,由于经能量交换后的电子还具有一定的能量，这些电子打上阳极使阳极温度升高，阳极收集的电子越多 （即电流越大）,或电子的能量越大（能量转换率越低）,阳极温度越高，因此，阳极需有 良好的散热能力 一般情况下功率管采用强迫风冷，阳极带有散热片大功率管则多 用水冷，阳极上有冷却水套。阳极开有多个孔和槽缝的圆柱形大铜块各腔通过槽缝相互耦合*组成耦合腔链-孔的形状可以相同（同腔系统或不同（异

22、腔系统）作用空间阴极阳极之间的区域电子与交变电磁场交换能晁2. 1.2阴极及其引线磁控管的阴极即电子的发射体，又是相互作用空间的一个组成部分。阴极的性能 对管子的工作特性和寿命影响极大，被视为整个管子的心脏。阴极的种类很多，性能各异。连续波磁控管中常用直热式阴极，它由钨丝或纯钨丝绕成螺旋形状，通电流加热到规定温度后就具有发射电子的能力。这种阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，在连续波磁控管中得到广泛的应用。此种阴极加热电流大，要求阴极引线要短而粗，连接部分要接触良好。大功率管的阴极引线工作时温度很高， 常用强迫风冷散热。磁控管工作时阴极接负高压，因此引线部分应有良好的绝缘性 能并能满足

23、真空密封的要求。为防止因电子回轰而使阳极过热，磁控管工作稳定后 应按规定降低阴极电流以延长使用寿命。阴极圆筒形旁热式氧化物阴极灯竝加热阳机舟射由子窑亞确控管的结枸2.1.3能量输出器能量输出器是把相互作用空间中所产生的射频能输送到负载去的装置。能量输 出装置的作用是无损耗，无击穿地通过射频，保证管子的真空密封，同时还要做到 便于与外部系统相连接。小功率连续波磁控管大多采用同轴输出在阳极谐振腔高频 磁场最强的地方。放置一个耦合环，当穿过环面的磁通量变化时，将在环上产生高 频感应电流，从而将高频功率引到环外。耦合环面积越大耦合越强。大功率连续波磁控管常用轴向能量输出器，输出天线通过极靴孔洞连接到阳

24、极翼片上。天线一般 做成条状或圆棒也可为锥体。整个天线被输出窗密圭寸。输出窗常用低损耗特性的玻璃或陶瓷制成。它不须保证射频能量无损耗的通过和具有良好的真空气密性。大功 率管的输出窗常用强迫风冷来降低由于介质损耗所产生的热量。能量输出装置阳极块上任何一个腔中输出微波能量常用的有同轴耦合和波导耦合两种要求匹配传输、真空密封2.1.4磁路系统磁控管正常工作时要求有很强的恒定磁场，其磁场感应强度一般为数千高斯。 工作频率越高，所加磁场越强。磁控管的磁路系统就是产生恒定磁场的装置。磁路 系统分永磁和电磁两大类。永磁系统一般用于小功率管，磁钢与管芯牢固合为一体 构成所谓包装式。大功率管多用电磁铁产生磁场，

25、管芯和电磁铁配合使用，管芯内 有上、下极靴，以固定磁隙的距离。磁控管工作时，可以很方便的靠改变磁场强度 的大小，来调整输出功率和工作频率。另外，还可以将阳极电流馈入电磁线包以提 高管子工作的稳定性。磁铁外加磁场与阴极、阳极轴平行利用磁场控制阴极阳极间的电流形成自激振荡.因此得名磁控管可以是永磁体或电磁体2.1.5调频机构改变磁控管频率配合加速管色散特性机械调谐在阳极块的谐振腔中插入金属杆调节范围达数MHz调谐杆调频机构改变磁控管频率，配合加速管色散特性 机械调谐在阳极块的谐振腔中插入金属杆却调节范围达数MHz冷却.带走消耗衽阳极上的功率 约占调制器输出功率的一半自然冷（风冷、散热片）水冷油冷桂

26、Iftlt曝安2.1.6冷却系统2.2磁控管原理2.2.1电子临界状态士临界状态电子在正交静电磁场中的运动规律电子在静电场中受静电力作用，作 加建运动电鼻在稳恒磁场中受洛伦茲力作用, 作圆周运动r =eBv I t r tBt , r 1 ,随Bi曹大.电子轨迹由到2到3. 4“ 轨迹3为临界状态，电子掠过阳极表面，此时的 磁场为骷界磁场2丫 * = 已（1 _ 圭）B"2.2.2阳极电流阳极电流临界状态时阳极电流趋向于零轅撮薄的瞬讨汤分布2.2.3 n型振荡谐振系统开型振荡阳极上腔通过缝隙耦合成耦合腔链 环形腔链，首尾相连，腔间相差=空兰 (n = 0.L2 )©对誥于工

27、作模式 A 4> = 即为并模-H模工作稳定与电子作用 效率高大多数磁控管工作与兀模2.2.4电子行行波同步2.2.5电子群聚J电子与行波同步电子能量充分转换为微波场每次通过槽缝均遇到减速相位电子渡越时间与高频周期时间满足=（“出）T加=Qt2.阳极电压决注电子速度存在阈值电压综合考虑临界问题得岀可以工作 的电压范围vb<v<var n 2 e n密度分布的改变影响换能过程，过程复杂 稳态时形成轮辐分布电子云电子群聚兀模场辐向非均匀电子辐向分布非均匀 三个场共同作用，高频场改变方向密度分布2.2.6脉冲工作方式土脉冲工作方式大功率磁控管通常采用脉冲方式工件由脉冲调制器提供高压

28、脉冲占空比约为1： 1000在有脉冲高压时输出微波功率2.2.7电子转移士电子频移磁场不变条件下，阳极电流变化1安培是 引起的工作频率变化典型值为零点几到几兆要求调制器脉冲顶部尽可靠平滑W作磁控管频率发生变化2.2.8反轰现象反轰现象部分电子到达阳极，另外电子回到阴极 电子回到阴极，加热阴极正常工作时要减小或取消灯丝加热电流 振荡建立到稳态是很短暂的暂态过程2.2.9效率效率磁控管效率指磁控管输出的微波功率于 输入到磁控管的功率之比典型值为3080%是微波电子管中最高的调制器设计时通常按50%考虑2.2.10负载特性岭负载特性负载特性是指磁场和阳极电流不变时输 出功率和振荡频率与外负载的关系通

29、常画在极座标图中一般磁控管手册不给出2.2.11灯丝电路I灯丝电路阳极接地阴极加负脉冲电压脉冲变压器次级两个 线圈由电容并联脉冲信号通过8283 接地灯丝变压器不影响脉 冲波形2.2.12磁场供给斗磁场供给包装式永久磁铁和阳极块包装在一起简装式永久磁铁和阳极块分开，有些还有磁分流器.或采用电磁铁2.2.13脉冲磁控管稳定性土脉冲磁控管工作稳定性影晌功率稳定性的因素打火阳极电压、磁场和负载变化温度变化影响频率稳定性的因素慢变化-快变化2214频率稳定.频率稳定W 慢变化二频率变化发生在不同的脉冲周 期，周期内是稳定的如电源电压、频率牵引"温度变化等可用AFQ自动频率控制系统）来稳定快变

30、化：频率变化发生在脉冲周期内如阳极电压顶部不平引起电子频移跳模现象_n _n_ n n二、除虫设备参数确定3.1磁控管功率磁控管选择额定功率为1000W的可调磁控管，数量为4根。射频频率为2450WHZ-2455WHZ品牌选择日本松下、韩国 LG等。3.2木材含水率我国把木材中所含水分的重量与绝干后木材重量的百分比，定义为木材含水率木材是一种吸湿物质，湿材在空气中放置，会不断蒸发水分；干材在空气中放置， 空气中的水分也会被木材吸收，蒸发和吸收水的速度最后相等，达到动态平衡状态， 这时的含水率为平衡含水率。木材平衡含水率受大气湿度的影响，因地区而不同。 北方为12流右，南方为18流右，华中约为1

31、6流右。木材平衡含水率在生产上有 很大的意义。家具、门窗、室内装修等用材的含水率，必须干燥到使用地区的平衡 含水率以下，否则木制品会开裂和变形。在不计环境湿度的条件下，木材控制在15%勺含水率称标准含水率，出口的原木 包装，在盖IPPC章前，木包装不能带树皮、泥土，湿度不能超过20%杀虫干燥后,木材含水率以10%-15?最佳。所以射频所加热的木条，其功率吸收约为木条含水率的 5%-108最 佳。3.3木材密度及含水量木材密度几乎相同，约为 0.440.57，平均值为0.54，其表现密度因树种不同 而稍有不同。以10根80mM 80mM 1000mnt勺木条，含水率20%例，其含水量为0.08

32、X 0.08 X 1 X 10X 0.54 X 20%=0.006784吨=6.784kg3.4加热时间本系列干燥设备是木材自身整体生热，没有热惯性，也没有热传输损耗，比 传统加热法干燥节能5 0%以上，干燥速度比传统加热法快10倍以上。还是以10根木条为例水的比热容为4200焦/千克，常规环境下木条温度为 20E所以将6.784kg水从20C加热到70C耗损热量为6.784 X 4200X( 70-20) =1424640焦耳 若选用4根1000W的磁控管，其加热时间为1424640- 4000=356.16 秒"6 分钟估算25%勺损耗，时间应该为6-8分钟3.5灭菌时间本系列干

33、燥设备在干燥木材过程中不会发生霉变，并且能彻底杀灭各种虫菌 类，消除木制品虫害。射频干燥木材特别适应于木材初含水率在28%左右，干至含 水率 10%-8%的木材，能在短时间内干燥好木材，也能对木制工艺品、装饰品以及特 殊规格木材进行干燥。除去损耗，1000W功率在一小时内可以使1.1kg水完全汽化，若木材含水量杀虫前为 20%，杀虫后为 10%，则说明 6.784kg 中有 3.4kg 汽化，所以4个1000W的汽化时间约为3.4 -4.4=0.77小时"45分钟 从开始加热到完成不应超过 45 分钟，灭菌时间为 45-8=37 分钟 水加热到 100C 时间约为 4200X 6.8

34、 X( 100-70)- 4000=214秒"4 分 所以杀虫时间约为 4-35 分钟。3.6 除虫厚度研究表明，随着含水量的增加和射频工作频率的增加，射频在木材中的穿透深 度减少，当用频率为915MH石口 2450MHZ勺射频干燥和加热具有高含水量的木材时， 木材的最大厚度应该控制在16cm到6cm之间，上述数据表明，宽度和高度在 8cm左 右的木条完全在可灭菌的厚度之内。3.7 射频辐射安全标准在我们的热场环境中到处充满射频，比如手机通信等。 虽然射频对人体的伤害 非常小，但是在制造设备时也应该充分考虑到工作人员的安全，使之符合国家相关 标准(GB12638-1990射频辐射标准

35、)。超短波通信设备辐射安全要求1 、脉冲波每日八小时连续暴露时，容许平均电场强度 10V/m。 容许暴露的平均电场强度上限为 90V/m。2、连续波每日八小时连续暴露时，容许平均电场强度 14V/m。 容许暴露的平均电场强度上限为 123V/m。3、超短波通信设备辐射的测量条件 将超短波波段容许暴露值及容许暴露上限值按上述公式换算成平均电场强度如下：脉冲波 射频辐射平均功率密度25卩W/cm相当于超短波波段平均电场强度 9.7V/m。射频辐射平均功率密度2mW/cm相当于超短波波段平均电场强度 86.8V/m。连续波射频辐射平均功率密度50卩W/cm相当于超短波平均电场强度13.7V/m。射频

36、辐射平均功率密度4mW/cm相当于超短波平均电场强度122.8V/m。四、除虫设备基本构造4.1 控制系统组成4.1.1 触摸屏触摸屏采用德国西门子工业级产品，屏功能强 大，多面手，应用广泛 MicroMaster440 是全新一代可以广 泛应用的多功能标准变频器。 它采用高性能 的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能 力，以满足广泛的应用场合。创新的 BiCo 功能有无可比拟的灵活性。4.1.2 PLC控制器PLC控制器同样采用德国西门子产品，德国西门子（SIEMENS公司生产的可编 程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用，

37、 是目前国际顶级的PLC制造商。西门子（SIEMENS公司的PLC产品包括LOGQS7-200, S7-300, S7-400, 工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积 小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。本系统采用西 门子S7系列，性能稳定，抗干扰性好。4.1.3 电气机柜电气机柜采用威图机柜，德国威图成立于 1961 年，是世界领先的箱体系统和箱 体技术供应商，其生产的电气机柜在国际处于领先地位。4.1.4 系统结构威图机柜面板分别安装有触摸屏和按钮，按钮用来开启电源、切换手动自动、 手动调试、报警器、指示灯等按钮，用来调试设备，观察设备状

38、态。触摸屏为设备 的上位机，工作的大部分指令有此输入，在触摸屏上可以调节磁控管的功率，也可 以观察加热舱的实时温度以及温度的时间曲线等等。机柜内部有电源总开关、各器件分开关，分别控制总电源、磁控管电源、PLC电源等，给予系统多重保护。PLC输出通过继电器、接触器等器件控制强电设备，也可 以平滑的调节磁控管的功率。同时PLC也可以接受温度变送器回传的实时温度电压信号，通过 PLC处理后显 示到触摸屏。4.2 加热系统组成4.2.1 磁控管电源磁控管电源为磁控管提供动力，输入 220V 电压，输出为双电压，通过脉宽调制调节功率， 中间通过外接电压或者电流调节脉宽。4.2.2 磁控管磁控管采用松下2

39、M259磁控管，短小，便于安装，调试。功率为 2000V，频率 2450MHZ磁控管冷却方式采用风冷，是磁控管业内的顶尖品牌。波导腔同样采用松 下原装系统，两个波导腔配合使用，既能提高功率加快除虫干燥速度，也能使热量 分布更均匀。同时安装时，波导腔位于舱顶对角，并斜向下，这样既可以提供反射 角度，也可以避免腔体太近过热和射频反射到腔体处过热。4.2.3 波导腔波导腔是用来发射高频射频的部件，一般会在波导腔前面出增加一个金属叶片 用来发散射频，现在已经更改为使被加热的物体旋转。波导腔上面增加云母片的东 西，使得射频能通过。4.2.4 温度传感器温度传感器选择在高温、高磁场环境下稳定性强的东西。4

40、.2.5 加热舱加热舱采用不锈钢内胆，为方便现场调节物料的位置，故采用人工手动装填方 式，直接采用金属支架，并且可以固定木材。支架包裹不锈钢，且不准有毛刺。波 导腔距离木材的距离约10cm顶部有散热蜗牛风扇，控制舱门内温度以及排除多余 蒸汽。4.2.6 加热舱门加热舱门应该保证无泄漏，且与磁控管控制电源联动成为磁控管启动的充分条件， 舱门上有玻璃窗，可以随时查看管内情况。玻璃窗内部应该覆盖铁丝网，防止射频 泄漏，玻璃窗外部应该可以用铝合金覆盖。4.3 系统运行4.3.1 控制系统原理图磁控管电源通220V电，输出磁控管所需要的4000V和4V电压，PLC通过向磁 控管电源输出0-5V低压信号控

41、制磁控管的功率。磁控管通电后产生微波，通过天线 到达波导管，从波导管输出微波给木料加热。一久亠统虫除濒4.3.2 系统结构图加热舱内部图加热舱侧面图加热舱带盖图加热舱正面图加热舱与电气控制柜附录1:无线电频率分配表*J«|*蚯廉中VLJFLFMF3-JDKIIz1&100KILt0.9«>MILt理览菽屮asIKKjn-l<H>IOKm>lKmKxriUto空阿枕出抽就为n主主XftMmtx： iM通怅:玩聊AifttJ：* mMUffi. ttJ* C Wm事延中囱#血Mu话审變中弄海1如叶1Uta主(+"i.IB怙it*

42、1;XJif5lOm-lm;Jmivvttk> T «.*!：* it翅带：KiaiftC SQ- JiMfiz対空IW弋IriBf;':, FtMXfEIf!slDLI I卜OJ-Kilbrff狀牯L Qcm- L cetiI4rnn>lini亍何瞪U和nWA'F*大吝戢潯皓屮嗥曲；Ji IffC35-i；0MJU:时液圧啟喇| Too-iiononMHrl .心hWT；杯tHI):盘打區弘苗< 5M5d-MSOOMHj.' : np笙耶苗；出标內I* V通r；H»A fc倬时NJfli!栽#43'R吗丁-4S.5M1h1

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45、杵为次®MUJt他业的共用烦乳其屮29或12闻用J 口热賞吉通般16OMIL-I62M1IZ 为F象鶴段lift纽榔发 WiijMri/)手1饭射“利MRf)14KOOO74.00024802$?4.(>a34X05074.05044807574.07534X 10074.1 (Ml648.12574.12574XI5O74.150848.11574OO1048.22$74.22Sil4M23074JSO12482757427S13也30074 J W144R.32574.1151548.35074 3沁16I.M-S483乃17I hW4X40l&g

46、t;IX1 7K4X4M10I.Mtl4M.4SO201.74048475轧无H 话便用*分衣二tiittH'HISMW-imh?)i15 ODOM.OOO245C254AO2>34505048.OSO445.0754S.O75545.100如(II6441254*12$745.150A5b845.1754S.l?5945.2004«.MO1045.225W22$氓 为我屈无責倉I处3年制环&二为啲2片制克规宦无俺电话顶逍舸隔为25KIS 屋机R射；岸斥樽坦过50mW.手机似射功辜不無坦过20mW.及射类期为WE;F1D;G3E6广Ml及电分表波段 Lf(m频率

47、(MHQ120-300KI1z电台側IS用途K波偲幅广播MF (AM)525Kllz-1605KUz9Elh中波谓幣广皤lll;(S»)3. 5-29. 7MHz9KHs金帕广播及单边带通讯VIIF(FM)R«-iomnizISOKHz调硕广播及数据 广播VHF4& 5-92MHZ8MH2电觇及檢据广播VHF167-2231IHZ8NHz电视及数羯广播11IF223-443UHz8Mllz电祝及坡据播7.玩具无找电匿控及週信fit車表通仁订备«?« (KHz)发射功率(卅)(MHz)遥拎设备(KHz)发射功那(W)頻半(MHz)<12100

48、26- 965108冬126.9752<1210026. 9852WBWI26. 9953<12S10027, 0053W8W127.0154<12W10027.0254<8W127.0455<12W10027, 055L3W8W127. 0656<12WiooZ7. 0756W8<127. 095r f<12C10027. 1057W8C127. 1158<12W10027,1258W8W127.1459<12W10027. 1659W8W127. 1951012<10027. 18510冬8冬127.255IHFI43-87

49、0UH78MHz电视及数按广播注 逊信设备发射类别,H1A： RIA； JIA： A1A； F1A： H3E； R3E： J3E： A3E； F3E.&发射特性EI际代号说明新代号A1A说叩双讪帶尊幅提控电报1日代号A1A2A収边带等祸甕控屯报A2H2A单边帶金栽波澗帧健控电报A2RA3E双边帯调幅电话A3H3E单边帝仝载波电话A3HR3E单边带械幅减波电话A3AJ3E单灼时抑制栽波电话A3JF3E调频电话F3附录2: B12638-1990射频辐射标准中华人民共和国国家标准微波利超短波通倍设备辐射安全要求Sac4 rciiuhrcmenita of ndfciciGci lor 0i

50、i«row4.¥« andulTmvhoTl wive ratniniinicarion equipmMf1主軀内容与适用粗应4了业倉進.超粗追逋借设& 一自Jfe鶴内取业期5S人瓠可谒判査全狭障的缁期釦M限倉.审悴旱歴出于黴絃、绘毘底迫忖说备丄密时备工作忆社值歆擁带人E斯址*1:境闻区域的喘时董全 就.1弓I鬧标准GJfr?蝕破耀対窦全琨值3-1谱忒fttit駁措軌車为SOO MHi- 300 GHz.栩应澈民曲I El，砒范HU内封*6應迪<i2皑麵波超底義R腊频枢力曲MH3.榴应養罠为10】e茏国向的电碓潼*3 3通佶设釜惜忌跟怡捷收I转快、忡

51、输和显示的（&备.34議诳诵料槪漣趙加独道俏设驀灣过善种途艮起尚围空间恠射出的赣腹寵（ft-杵为微喪辆射i!» F型功率密厦弗建人站到他位页枳上轴平均辐射功車”需用的卄U讯电!为幣甌丿厘1肉m w/cm- J.3 $ fiflltHMSlWfH的总暑榇于屮均功家讯度与晏富时何的乘札堆阳敢注为縫皿卜11打Fg>rsw hV.n?）戎逵毘小忖FJI米呎mW iT称冲謎与连耀谶在微疲、翹爼滾说幽工作时.采用菲冲（ff«ij的後滾信号簡称为母醉激，未彼调制沟述蟻琮蒿曲徴诫 常号PJ*为谨迪谁*iB违披叢稱与间断翼脅嫌破、磧無厦通苗设各的值林攥作人日述以受副融連审對滾为

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