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1、重庆大学微波炉的原理及未来设想姓名：谢林学号：-20113197专业：电子科学与技术院系：光电工程学院指导老师：黄维2013年11月摘要关键词微波炉的原理及未来设想谢林摘要 XXXXX（“摘要”两字用四号黑体左起顶格排，后空1格，接排摘要内容，用四号楷体）关键词 XX XXX XXX（“关键词”三字用四号黑体左起顶格排，后空1个，关键词3 8个，用四号楷体） （空1行）XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX（正文，字体为四号宋体）一、微波炉的概念微波炉（microwave oven/microwave），顾名思义，就是用微波 来煮饭烧菜的灶具。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调
2、。微 波是一种电磁波。微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分 组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下， 连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口 处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转 起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分 布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为5001000瓦。从而加热食 物。二、微波炉的基本构造（）微波炉的组成。微波炉由六大部分组成，即磁控管、电源变压器、炉腔、波导、 旋转工作台、炉门、时间功率控制器。磁控管：是微波炉的“心脏”，由它产生和发射微波（直流电能 转换成微波震荡输出），它
3、实际上是一个真空管（金属管）。电源变压器：是给磁控管提供电压的部件。炉腔：也称谐振腔，它是烹调食物的地方，由涂复非磁性材料的 金属板制成。在炉腔的左侧和顶部均开有通风孔。经波导管输入炉腔 内的微波在腔壁内来回反射，每次传播都穿过和经过食物。在设计微 波炉时，通常使炉腔的边长为1/2微波导波波长的倍数，这样使食物 被加热时，腔内能保持谐振，谐振范围适当变宽。波导：将磁控管产生的微波功率传输到炉腔，以加热食物。旋转工作台：旋转工作台安装在炉腔的底部，离炉底有一定的高 度，由一只以5-6转/分钟转速的小马达带动。炉门：炉门的作用是便于取放食物及观察烹调时的情形，炉门又 是构成炉腔的前壁，它是整个微波
4、炉防止微波泄露的一道关卡。时间功率控制器：选择不同的功率对不同食物进行烹调或解冻。（二）磁控管基础知识。1、磁控管概述。磁控管是微波电子管的一种，是一种重入式谐振型正交场振荡器，通常作为高功率微波能发生器。它最主要的特点 是高效率和低工作电压，其次是由于结构简单而带来的体积小、重量 轻、使用方便、工作可靠和成本低等特点。主要用于雷达、通讯、电 子对抗、微波加热等方面。随着微波理疗、微波辐射武器、微波等离子推进、微波促进化学 反应等方面的发展，磁控管行业也得到了较大发展。磁控管由于工作状态不同，可分为脉冲磁控管和连续波磁控管二类， 前者主要用于雷达、通讯、电子对抗等，后者主要用于微波加热及医 疗
5、等微波设备，主要有三种： 300W以下的供理疗用 400-1000W供微波炉加热用 1000W以上供工、农业使用工作频率有915MHz和2450MHz两种。2、磁控管的简单原理及使用注意事项。微波炉磁控管工作原理。磁控管的阳极谐振系统除能产生所需要的电磁振荡外，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），
6、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。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。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，
7、 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。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，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
8、提高管子工作的稳定性。磁控管在使用时应注意的几个问题。一、负载要匹配。无论什么设备都要求磁控管的输出负载尽可能做到匹配，也就是它的 电压驻波比应尽可能的小。二、冷却。冷却是保证磁控管正常管工作的条件之一，大功率磁控管的阳极常用 水冷，其阴极灯丝引出部分及输出陶瓷窗同时进行强迫风冷，有些电 磁铁也用风冷或水冷。冷却不良将使管子过热而不能正常工作，严重 时将烧坏管子。应严禁在冷却不足的条件下工作。三、合理调整阴极加热功率。磁控管起振后，由于不利电子回轰阴极使阴极温度升高而处于过热状 态，阴极过热将使材料蒸发加剧，寿命缩短，严重时将烧坏阴极。防 止阴极过热的办法是按规定调整降低阴极加热功率。（三级标
9、题左起空两格排，四号楷体，题后为句号，紧跟正文学）三、微波炉的原理微波炉对食物的加热原理完全不同于其它的灶具，它不是靠热传递， 而是靠食物本身的有极分子的振荡产生热量。一般食物中总是含有水 分的。从电介质的角度来说，分子可分为两类：一类是无极分子，其 分于的正负电荷中心重合，如H2，02，CO2等；另一类是有极分子，其分子的正负电荷中心不重合，如HO，HS等。由于水分子是有极分子，我们可形象的把水分子画 22成如图2所示的一头带正电，一头带负电的分子模型。在没有电场作用时，食物中的水分子的排列是杂乱无章的，极性的取 向也是各向均等的。在有电场作用时，食物中的水分子形成有序排列，若电场方向改变，
10、有极分子的有序排列方向也随之改变，如图3所示。由于微波是一种每秒振荡上百亿次的电磁场，食 物放在这样的电磁场中，水分子的排列方向就要每种钟随之改变上百 亿次，这样，大量水分子吸收了微波的能量而高频率的剧烈的转动， 便产生了大量的内能，使食物的温度升高。微波炉是利用微波加热食物的。微波就是波长很短的电磁波微波是电 磁波的一种，波长范围在1 mm到1 m之间，国际上规定家用微波 炉的微波波长为122 mm，对应频率为2450 MHz，它是由交变的电 场和磁场组成的，微波具有比通常的无线电波大得多的能量。微波的 传播过程中遇到物体时，依物体材料的不同，会不同程度的被反射、 透射或吸收。图1为微波炉的
11、工作原理图，它主要由磁控管、天线、波导管、搅拌 器和箱体组成。磁控管利用电能产生微波，微波由天线末端发射出去， 经过中空的波导管传到微波炉上壁的微波出口处，在出口处有形如风 扇叶片的搅拌器把微波分散开，射出的微波一部分直接射到食物上， 一部分通过微波炉的内壁反射到食物上，使食物能从各个方面得到较 为均匀的微波照射。搅拌器 芯波波导管四、微波炉的特征1、两个效应.波热效应，微波炉炉腔内电磁场的变化速度高达 每秒24.5亿次（微波频率为2450MHZ），作用于食物内的水分子等极 性分子，使之来回摆动24.5亿次/秒，因水分子之间高速的轮摆摩擦 运动而产生高热，从而达到加热的日的。生物效应，由于微生
12、物细 胞液吸收微波的能力优于周围的其它介质，因此在微波电磁场中的细 胞将迅速破裂而导致菌体细胞死亡。2、三个特性.反射性b微波碰到金属会被反射回来，故采用 经特殊处理的钢板制成内壁，根据微波炉内壁所引起的反射作用，使 微波来回穿透食物，加强热效率。但炉内不得使用金属容器，否则会 影响加热时间，甚至引起炉内放电打火。穿透性b微波对一般的 陶瓷器、玻璃、耐热塑胶、木器、竹器等具有穿透作用，故为微波烹 调用的最佳器皿。吸收性b各类食物可吸收微波，致使食物内的 分子经过振荡，摩擦而产生热能。但其对各种食物的渗透程度视其质 与量的大小、厚薄等因素而有所不同。五、微波炉的未来设想随着科学技术的进步，电子技
13、术、传感器技术以及材料技术近年来 得到了很大的发展。国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微 波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代化技术应用于微波炉，推 出了一系列新颖先进的微波炉产品。这些微波炉新产品，反映了微 波 炉技术的发展趋势，这些趋势主要表现在以下几个方面。1、智能化采用微电脑控制技术和传感器感测技术，实现微波炉的智能化加 热烹调，是微波炉技术发展的一大方向。这种智能化微波炉，无需使 用者在操作按键上输入烹调时间、加热功率、食物重量等参数，只要 按一下启动按键，微波炉内的传感器就将检测到的食物温度、蒸汽湿 度等参数不断输出给微电脑控制芯片，微电脑控制芯片进行一系列的 运算、比较、
14、分析之后，输出相应的指令，自动控制微波炉的加热时 间和功率大小，实现智能化全自动烹调。随着模糊控制技术的研究、 推广和应用，各种专业用途的模糊控制芯片不断推出，使得微波炉的 智能化自动控制技术水平大大提高。还有条形码技术微波炉。这种微波炉带有专用的条形码读码器和 条形码微波炉菜谱。使用者根据烹调需要，选中适当的条形码菜谱， 用读码器进行识读后，该菜谱即记入微波炉的存储器之中，使用者放 入相应的菜肴，启动微波炉，则微波炉就会按照条形码菜谱的烹调程 序，烹调出可口的饭菜。近年来，随着Internet网络热不断升温，利用网络的远距离连通 的便利性，设计生产出了触网的网络微波炉，这种微波炉带有可与网
15、络连接的装置，因而可从相关网站直接下载微波炉菜谱，使微波炉的 烹调菜谱可以随时刷新，菜谱的种类也可以无限增加。下面是几 种智能化微波炉的例子。 夏普公司生产的R-9560型微波炉，是一种将温度、湿度、重量 等多种传感器与微电脑处理器相结合的高档微波炉，使用者不必设定烹调时间、加热功 率或食物重量等，只需按动启动按钮，炉内的综合传感器网络便会根 据加热食物的种类、性质自动选择最佳的加热时间、功率、温度，实 现高质量的自动化烹调。 德国某公司推出了一种带电脑扫描仪的多功能微波炉RE-SE1， 炉内安装有12个传感器，可对食物的重量、高度、形状和温度进行 测量。电脑利用这些测量信息自动选择4中工作方式之一进行工作， 这四种工作方式包括解冻、再热、烧烤、热风对流。电脑还可对食物 的种类扫描认定，自动决定食物的处理方法和烹调时间。该微波炉有 14种不同的模糊控制工作程序，可与动态的碗盘和搅拌器一起使用，进行各种食物的烹调制作。2、多功能随着现代人们生活节奏的加快以及追求生活质量的提高，对于食品 的加工烹饪也提出了更高的要求，因而出现了多功能的微波炉。比如 将电烤箱的烧烤功能元件加入微波炉，制造出的微波烧烤组合微波 炉，就是多功能微波炉的一个例子。这种微波炉日前在国内已经非常 普遍，其优点就在于利用微波炉能量快速烹调使食物很快熟透，再烧 烤加热使食物外表焦黄酥脆，从而使食物具有更好
