微波設備中主要參數(shù)的確定
微波應用于污水處理行業(yè)是中國污水處理的一次飛躍。微波設備用途廣泛,在不同的應用中需要掌握不同的、必要的參數(shù),但駐波、功率與設備工作參數(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壁上的電流分布。檢波器通過探針插入波導的槽縫中耦合出部分微波,探針可以上下移動,控制探針插入波導中深度,以便調(diào)節(jié)耦合的強弱,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檢流計讀取。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,反應靈敏。探針座帶著控針在開槽波導上左右移動。當移動探針座時,可以測出駐波最大點或最小點之間的距離為一波導波長,探針的位置由標尺精確地讀出。
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中常用的測量功率方法。
A.水負載熱量計算法 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,因為它無須再用其它儀器進行校準。
B.為使被測功率全部或絕大部分被吸收而不產(chǎn)生反射,應使負載駐波比小于1.2。測量用的絕緣管,其傾斜角應適當選擇,使管在波導內(nèi)的長度為(2~5)λg。測量時,將這個特制的水負載接在終端,通水將絕緣管中的氣泡驅(qū)除,因為氣泡會造成駐波比的增大。水的流量在測量過程中要求盡可能穩(wěn)定。水流量的大小應根據(jù)被測量功率的大小適當調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)原則是,要控制進出水的溫差在1~3℃左右。因為溫差太小溫度計的準確測量又有困難。
溫升可以用兩只靈敏溫度計分別測量,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算:
P=Δθ•С•m/t
式中 C——流體比熱容,
m/t——水的流量
Δθ——進、出水溫差
P——功率,
C、當需要測量數(shù)十千瓦以上的大功率時,往往采用定向耦合器,從主波導中耦合出一小部分能量來進行測量。當采用兩個定向耦合器時,可分別測得主波導中正向及反向(入射與反射)兩個功率的大小。
測量時,要選擇適當?shù)倪^度衰減量和定向耦合器及具有相應量程與頻率范圍的小功率計。其測出的功率應符合下式:
KT=10㏒P/P,
式中 P——主波導實際功率,W
KT——定向耦合器過度衰減量,Db;
P,----輔助波導中小功率計測得的功率值,W;
3、設備總功率的計算
電源總功率的估算:實際上,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內(nèi)。當使用行波型諧振腔時,未被物料吸收完的功率還將到達終端,被水負載所吸收。因此,選擇微波設備的功率容量時,考慮到吸收效率應適當加大容量,一般設備的效率在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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