專利名稱：一種高微波輻射下的溫度測量方法
一種高微波輻射下的溫度測量方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微波測溫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高微波輻射下的溫度測量方法。
技術(shù)背景
微波加熱具有效率高，可控制，無明火，無煙塵，安全等特點，在工業(yè)或家用烹調(diào)中 有著廣泛的應(yīng)用。但是在微波加熱過程中，由于微波的強(qiáng)輻射，對金屬和有極化的非金屬的 材料都有加熱作用，因為微波加熱一般處于封閉腔體內(nèi)，基于紅外線輻射的測溫儀也不適 用，所以以常規(guī)的溫度傳感器為基礎(chǔ)的測量溫度的方法不再適用。現(xiàn)有的較廣泛應(yīng)用的微 波測溫技術(shù)中主要有以下三種
1.在微波熱療機(jī)中，用熱電偶測量溫度。由于熱電偶中有金屬，為了防止微波對熱 電偶的干擾，在熱療時采用“停機(jī)測溫”的方法。由于此方法采用“停機(jī)測溫”，所以不能用 于高微波輻射下的溫度測量，也不屬于在線測試。
2.光纖溫度儀的測溫探頭不包含金屬和極性物質(zhì)，測溫精度高，非常適合應(yīng)用于 微波中的溫度測量，但是價格十分昂貴，這決定它只能應(yīng)用研究于一些小范圍的特殊領(lǐng)域， 不能大規(guī)模應(yīng)用。
3.煤油溫度計，組成煤油溫度計的煤油和玻璃具有很低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗， 對微波場干擾小，因此在一些工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于煤油的沸點在150°C左右， 所以煤油溫度計不能用于高微波輻射下的高溫測量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有的微波測溫技術(shù)不能大規(guī)模應(yīng)用于高微波輻 射下的溫度測量缺點，提出了一種高微波輻射下的溫度測量方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高微波輻射下的溫度測量方法，包 括如下步驟
Si.確定開孔尺寸在微波裝置上開一圓形的孔，該孔與截止波導(dǎo)相連接，孔的半 徑r的最大值rmax通過公式。x = 2Jf #得到，其中對于TE11模式，ρ ‘ =1.841, μ是截止波導(dǎo)中的磁導(dǎo)率，ε是截止波導(dǎo)中的介電常數(shù)，f。是微波裝置的工作頻率；
S2.消除泄漏微波通過截止波導(dǎo)阻止從孔泄漏出的微波，孔與截止波導(dǎo)中的微波以e_az的形式衰減，ζ是截止波導(dǎo)的長度，α是衰減常數(shù)，其大小為-.a = ^k2c-U2，其中kc是截止波導(dǎo)的截止波數(shù)，k是截止波導(dǎo)的傳播波數(shù)，根據(jù)微波能量的截止量確定截止波導(dǎo)的 長度z，截止波導(dǎo)的半徑與步驟Sl中的孔的半徑r相等；
S3.紅外光匯聚利用凸透鏡將從截止波導(dǎo)透射出的紅外光匯聚，凸透鏡的物理 半徑與步驟S2中截止波導(dǎo)的半徑相等；
S4.紅外光檢測在紅外光匯聚處放置熱敏電阻紅外探測器，檢測紅外光的輻射 強(qiáng)度，得到紅外光信號對應(yīng)的電信號；
S5.數(shù)據(jù)處理對步驟S4檢測出的電信號進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換即得到微波裝置內(nèi)被測 物的溫度。
上述步驟S3中凸透鏡的焦距小于截止波導(dǎo)的長度。
上述步驟S4中，還包括通過平衡電橋進(jìn)行消除干擾的步驟，平衡電橋由第一熱敏 電阻、第二熱敏電阻、第一固定電阻、第一可變電阻和直流電壓源組成，其中第一熱敏電阻 與第二熱敏電阻串聯(lián)，再與串聯(lián)的第一可變電阻、第一固定電阻并聯(lián)，然后與直流電壓源直 接相連，平衡電橋的輸出電壓即是紅外光信號對應(yīng)的電信號。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明針對現(xiàn)有的微波測溫不能大規(guī)模應(yīng)用于高微波輻射下 的溫度測量缺點，通過在微波裝置壁上開一圓形的孔，利用截止波導(dǎo)截止掉從孔泄漏出的 微波，并通過凸透鏡將從截止波導(dǎo)透射出的紅外光匯聚，再由紅外探測器進(jìn)行檢測進(jìn)而得 到被測物的溫度。該方法簡單、實用，可以有效、實時的測量出微波裝置內(nèi)被測物的溫度。


圖1是本發(fā)明的高微波輻射下的溫度測量方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的高微波輻射下的溫度測量方法的流程圖。
圖3是本發(fā)明的平衡電橋的示意圖。
附圖標(biāo)記說明微波裝置的壁1、孔2、截止波導(dǎo)3、凸透鏡4、熱敏電阻紅外探測器 5、被測物6、高透明度玻璃7。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的具體實施例。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，在微波裝置的壁1上開一定尺寸圓形的孔2，孔 2與截止波導(dǎo)3相連接，通過截止波導(dǎo)3阻止從孔泄漏出的微波，凸透鏡4置于截止波導(dǎo)3 中，凸透鏡4將從孔2和截止波導(dǎo)3透射出的紅外光匯聚，在匯聚處放置熱敏電阻紅外探測 器5，通過對檢測出的紅外光信號進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換即可得到被測物6的溫度。為了防止被被 測物6中的蒸汽進(jìn)入截止波導(dǎo)3，可以在孔2前加一高透明度玻璃7。
本發(fā)明的一種高微波輻射下的溫度測量方法，具體包括如下步驟
Si.確定開孔尺寸；
在微波裝置上開一圓形孔，該孔與截止波導(dǎo)相連接，孔的半徑r的最大值rmax通過公式
權(quán)利要求
1.一種高微波輻射下的溫度測量方法，包括如下步驟51.確定開孔尺寸在微波裝置上開一圓形的孔，該孔與截止波導(dǎo)相連接，孔的半徑r 的最大值rmax通過公式。得到，其中對于TE11模式，ρ' =1.841, μ是截止波導(dǎo)中的磁導(dǎo)率，ε是截止波導(dǎo)中的介電常數(shù)，f。是微波裝置的工作頻率；52.消除泄漏微波通過截止波導(dǎo)阻止從孔泄漏出的微波，孔與截止波導(dǎo)中的微波以e_az的形式衰減，ζ是截止波導(dǎo)的長度，α是衰減常數(shù)，其大小為-.a = ^k2c-U2，其中kc是截止波導(dǎo)的截止波數(shù)，k是截止波導(dǎo)的傳播波數(shù)，根據(jù)微波能量的截止量確定截止波導(dǎo)的長度 z，截止波導(dǎo)的半徑與步驟Sl中的孔的半徑r相等；53.紅外光匯聚利用凸透鏡將從截止波導(dǎo)透射出的紅外光匯聚，凸透鏡的物理半徑 與步驟S2中截止波導(dǎo)的半徑相等；54.紅外光檢測在紅外光匯聚處放置熱敏電阻紅外探測器，檢測紅外光的輻射強(qiáng)度， 得到紅外光信號對應(yīng)的電信號；55.數(shù)據(jù)處理對步驟S4檢測出的電信號進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換即得到微波裝置內(nèi)被測物的 溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中凸透鏡的焦距小于截止波 導(dǎo)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S4還包括通過平 衡電橋進(jìn)行消除干擾的步驟，平衡電橋由第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第一固定電阻、第 一可變電阻和直流電壓源組成，其中第一熱敏電阻與第二熱敏電阻串聯(lián)，再與串聯(lián)的第一 可變電阻、第一固定電阻并聯(lián)，然后與直流電壓源直接相連，平衡電橋的輸出電壓即是紅外 光信號對應(yīng)的電信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高微波輻射下的溫度測量方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有的微波測溫技術(shù)不能大規(guī)模應(yīng)用于高微波輻射下的溫度測量缺點，通過在微波裝置壁上開一圓形孔，利用截止波導(dǎo)阻止從孔泄漏出的微波，并通過凸透鏡將從截止波導(dǎo)透射出的紅外光匯聚，再由紅外探測器進(jìn)行檢測進(jìn)而得到被測物的溫度。該方法簡單、實用，可以有效、實時的測量出微波裝置內(nèi)被測物的溫度。
文檔編號G01J5/06GK102032948SQ20101056779
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者喻志遠(yuǎn), 郭龍 申請人:電子科技大學(xué)