微波源发射功率控制方法及微波发射系统技术方案

本发明专利技术涉及微波发射功率控制技术。本发明专利技术公开了一种微波源发射功率控制方法，包括步骤：a、设定采样率、反射功率阈值和反射功率变化率阈值；b、按照设定的采样率采集负载反射功率；c、根据步骤b采集的反射功率计算反射功率变化率；d、将采集的反射功率和计算得到的反射功率变化率与设定阈值及进行比较，当反射功率或反射功率变化率超过设定阈值执行步骤e，否则返回步骤b；e、向微波源发出控制信号调整发射功率；f、返回步骤b。本发明专利技术同时公开了采用上述方法进行微波源发射功率控制的微波发射系统。本发明专利技术的技术方案运用十分广泛，既可对单一磁控管微波源进行调控，也可对多个磁控管组成的微波源进行调控，非常适合工业微波加热系统的控制。

【技术实现步骤摘要】
微波源发射功率控制方法及微波发射系统
本专利技术属于微波能应用领域，特别涉及微波发射功率控制技术，具体是微波源发射功率控制方法及微波发射系统。
技术介绍
近年来，微波能作为一种清洁，绿色的能源迅速在各个领域得到了广泛的应用。目前微波能在工业中的应用主要有冶金，食品处理，废品处理和化工等领域，主要是利用微波进行物料的加热处理。因工业应用的大规模性，微波反应器处理量大，要求馈入的功率也非常高，工业中常常使用磁控管作为微波源对物料进行加热。许多物料在加热过程中除了伴随物理性状的变化往往还涉及化学反应，其介电特性变化复杂，导致物料与微波的相互作用发生改变，特别是物料对于微波的反射性能的变化是一个值得关注的问题。物料微波反射性能的变化，可能导致反射功率突变，引起磁控管跳模，从而影响磁控管的工作状态，甚至导致磁控管损坏，这一定程度上制约了微波在工业上的大规模应用。在磁控管的实际应用中，为了保护磁控管避免被反射功率烧坏，微波发射系统往往在磁控管与馈波口之间连接了环形器进行保护。但大功率环形器的隔离度通常只有20dB左右，而在实际工业应用中，所使用的磁控管的功率都很高。研究表明，-30dB～-40dB的反射就能使磁控管跳模，从而影响其正常工作。更有甚者，当入射功率很大，反射到达一定数值时，反射功率会加热磁控管。而磁控管的阴极灯丝很脆弱，很小的功率就能使其烧坏，导致磁控管报废。研究及实际应用都发现，磁控管的损坏往往都伴随着反射的骤增。为了保护微波功率源以及生产安全，现有技术中也有通过监控微波反射功率控制微波源发射功率的技术。但是由于物料介电特性变化的复杂性，效果都不理想。监控阈值设置高一点，反射功率已经产生了作用控制装置还没有动作，可能起不到保护作用。监控阈值设置低一点，往往又会影响物料的加热效率和效果。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种微波源发射功率控制方法及其微波发射系统，根据反射功率及其变化率对微波源功率进行控制。为了实现上述目的，根据本专利技术具体实施方式的一个方面，提供了一种微波源发射功率控制方法，其特征在于，包括步骤：a、设定采样率、反射功率阈值和反射功率变化率阈值；b、按照设定的采样率采集负载反射功率；c、根据步骤b采集的反射功率计算反射功率变化率；d、将采集的反射功率和计算得到的反射功率变化率与设定阈值及进行比较，当反射功率或反射功率变化率超过设定阈值执行步骤e，否则返回步骤b；e、向微波源发出控制信号调整发射功率；f、返回步骤b。进一步的，步骤a中，根据负载特性设定采样率。进一步的，所述控制信号包括发射功率调整量信息。具体的，所述微波源为磁控管微波源。具体的，所述磁控管微波源至少包括2只磁控管。具体的，所述微波源用于加热物体。为了实现上述目的，根据本专利技术具体实施方式的另一个方面，提供了一种微波发射系统，包括微波源、功率采集装置、控制装置，所述功率采集装置以设定的采样频率采集负载反射的微波功率，所述控制装置与功率采集装置和微波源连接，根据功率采集装置采集的反射功率数据输出控制信号，对微波源输出功率进行控制，其特征在于，还包括计算模块，所述计算模块根据功率采集装置采集的反射功率数据进行计算，得到反射功率变化率；所述控制装置中存储有反射功率阈值和反射功率变化率阈值，根据所述反射功率和反射功率变化率与相应阈值的比较结果输出控制信号，调整微波源的输出功率。具体的，所述微波源为磁控管微波源。具体的，所述磁控管微波源由2只以上磁控管构成。进一步的，所述控制装置根据反射功率大小或反射功率变化率大小输出控制信号，控制微波源输出功率的调整量。本专利技术的有益效果是，本专利技术的微波控制方法和控制装置运用十分广泛，特别是大功率微波应用领域，都可以使用本专利技术对微波源进行保护。可以用于微波测量系统、微波加热系统等，本专利技术既可对单一磁控管微波源进行调控，也可对多个磁控管组成的微波源进行调控。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是某微波处理系统中发射功率和反射功率曲线；图2为实施例1微波发射系统结构示意图；图3为微波源发射功率控制流程示意图。其中10为磁控管微波源；11为控制装置；12为反射功率采集装置；13为功率耦合装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本专利技术。为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术具体实施方式、实施例中的附图，对本专利技术具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术中所称的负载，是指接受微波作用的物料，如：被微波加热的物料、在微波作用下进行反应的物料、在微波作用下进行测量的物料等，有时负载还包括放置物料的容器、加热腔等。微波应用系统，特别是涉及微波加热的系统，由于微波对物料的作用，往往伴随物料物理性状的变化，主要是微波的热效应使物料含水量减少。如图1示出了某微波处理系统中发射功率和反射功率曲线。这是一套工作频率为915MHz的大功率微波加热系统，用于加热核电站废水，将水分蒸发掉，收集带有放射性的盐分。加热40分钟以后，将微波源功率调节至13.1kW并稳定输出。在加热45分钟左右时突然出现反射功率急剧上升的情况，在不到2分钟的时间，反射功率由不到3kw突然上升到超过7kw，反射功率变化率超过2kw/min。而在入射功率由3kw增加到13.1kW的43分钟时间内，反射功率变化都没有超过3kw，平均反射功率变化率不足0.07kw/min。如图1所示。经过分析研究发现，这是由于物料受到微波作用被加热，水分逐渐减少，溶液浓度越来越大，导致整个被加热物料宏观参数改变，特别是微波反射性能突变造成的。虽然此时加热蒸发过程还没有完成，反射功率的大小也还在微波源能承受的范围内，但还是需要迅速调整微波源输出功率，减小微波功率输出，甚至关闭微波源，否则将极有可能出现反射功率加速上升，烧毁微波源的情况。申请人通过对其他物料的研究发现，很多物料都存在相似情况。即在微波处理系统中，当物料加热到一定程度，微波反射功率都会发生急剧变化，而往往这时负载的反射功率大小可能并没有超出系统承受范围，如果系统不能及时作出反应，反射功率的急剧增加可能会对微波系统造成严重影响，甚至彻底烧毁微波源，特别是对于磁控管微波源更是如此。在微波加热过程中，物料宏观参数改变，包括微波反射性能的变化非常复杂，要精确检测这些参数变化非常困难，但反射功率变化率的测量却非常简单和方便。而且经过分析，申请人发现，反射功率变化太快会引起磁控管跳模(即破环了磁控管正常工作的π模)，造成磁控管功率完全无法输出，导致磁控管直接损坏，这种情况下，反射功率不一定很大，但还是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微波源发射功率控制方法，其特征在于，包括步骤：a、设定采样率、反射功率阈值和反射功率变化率阈值；b、按照设定的采样率采集负载反射功率；c、根据步骤b采集的反射功率计算反射功率变化率；d、将采集的反射功率和计算得到的反射功率变化率与设定阈值及进行比较，当反射功率或反射功率变化率超过设定阈值执行步骤e，否则返回步骤b；e、向微波源发出控制信号调整发射功率；f、回步骤b。

【技术特征摘要】
1.微波源发射功率控制方法，其特征在于，包括步骤：a、设定采样率、反射功率阈值和反射功率变化率阈值；b、按照设定的采样率采集负载反射功率；c、根据步骤b采集的反射功率计算反射功率变化率；d、将采集的反射功率和计算得到的反射功率变化率与设定阈值及进行比较，当反射功率或反射功率变化率超过设定阈值执行步骤e，否则返回步骤b；e、向微波源发出控制信号调整发射功率；f、回步骤b。2.根据权利要求1所述的微波源发射功率控制方法，其特征在于，步骤a中，根据负载特性设定采样率。3.根据权利要求1所述的微波源发射功率控制方法，其特征在于，所述控制信号包括发射功率调整量信息。4.根据权利要求1、2或3所述的微波源发射功率控制方法，其特征在于，所述微波源为磁控管微波源。5.根据权利要求4所述的微波源发射功率控制方法，其特征在于，所述磁控管微波源至少包括2只磁控管。6.根据权利要求5所述的微波源发射功率控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，黄卡玛，陈星，刘长军，朱铧丞，吴丽，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51