一种杀虫杀菌用谐振腔式射频发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种杀虫杀菌用谐振腔式射频发生器，属于杀菌技术领域。
【背景技术】
[0002]射频杀虫杀菌技术是射频介质加热技术的一种应用，是利用介质损耗的原理对非金属材料(粮食或食品)进行选择性加热并达到杀虫杀菌的目的。射频介质加热过程快速、均匀，加热深度大，具有选择性加热等特性，使其迅速发展为一种理想、高效的冷加热手段。在粮食(或食品)杀虫杀菌领域，射频介质加热能选择性地迅速升温害虫和细菌，破坏其蛋白质结构，达到杀死它们的效果，而粮食(或食品)的温升则相对较小，既保存了营养成分又具有良好的口感，因此具有十分光明的应用前景。射频发生器(或称射频振荡器)是射频杀虫杀菌装置的重要部分。
[0003]射频杀虫杀菌装置的主要组成包括电源输入部分、高压整流部分、射频发生器部分、控制部分及负载匹配输出部分组成。根据国家相关标准，射频介质加热装置不仅需要有足够的输出功率，还需要稳定的频率(常用频率13.56MHz,27.12MHz、40.68MHz)。现有使用的射频杀虫杀菌装置，其射频发生器大部分采用了集总参数元件的LC谐振电路，并且负载的匹配输出主要通过调节高压真空可调电容实现。而采用集中参数元件的LC谐振电路，由于集肤效应的作用，频率稳定度不高，容易发生频率偏移，对附近的无线设备造成电磁干扰，并且其对电路元件的电气特性要求更严格(需选用价格更高、电气特性更好的电路元件等)，造成设备成本的增加。此外，随着装置使用时间的积累，振荡器电路所使用的集中参数元件更容易出现老化、电气特性下降等问题(高频的工作环境引起)，会造成整个装置工作不稳定，工作效率降低，同时存在安全隐患。另外，负载匹配输出是通过调节高压真空可调电容实现的，而高压真空可调电容，价格昂贵(每只1-2千元)，且寿命有限，需经常更换。在每次更换后，要对装置进行重新调校，增加了设备维护成本。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种杀虫杀菌用谐振腔式射频发生器，包括箱体金属外壳、电子管腔、高频谐振腔、谐振电容极板、电容调谐腔、输出耦合极板，采用半封闭箱体结构分布参数形成的分布式谐振电路；所述电子管腔由绝缘支柱和绝缘板、三极电子管组成，所述绝缘支柱和绝缘板用于固定三极电子管；所述谐振电容极板位于箱体金属外壳内侧的电子管腔、高频谐振腔之间；所述高频谐振腔包括位于其中央的回字型电极，回字型电极由回字型电极内环极板、回字型电极外环极板构成；所述电容调谐腔包括电容调谐极板、输出耦合极板、绝缘支柱，电容调谐腔与高频谐振腔之间通过铜箔连接馈送，并由腔体金属隔板隔开。
[0005]在本发明的一种实施方式中，所述高频谐振腔内，回字型电极内环极板的上表面与箱体金属外壳的上平面焊接在一起，回字型电极内环极板的下表面与回字型电极外环极板的下表面重合，回字型电极内环极板构成高频谐振腔的主电感；同时，回字型电极外环极板的外表面与箱体金属外壳及电容调谐腔体之间存在间隙形成空气电容，回字型电极外环极板的下表面与谐振电容极板的上表面之间存在间隙形成空气电容；两空气电容与主电感构成高频谐振回路，作为三极电子管射频振荡的主回路。
[0006]在本发明的一种实施方式中，所述电容调谐腔与高频谐振腔之间通过铜箔连接馈送，并由腔体金属隔板隔开，铜箔一端连接回字型电极内环极板的外表面上靠近上表面的部位，另一端连接电容调谐腔的电容调谐极板。
[0007]在本发明的一种实施方式中，所述电容调谐极板由上、下、左、右共四个平面极板环形联接而成，通过绝缘支柱支撑；电容调谐极板中的上极板由铜箔连接到高频谐振腔的回字型电极内环极板；电容调谐极板中的左极板的外表面与腔体金属隔板之间，以及右极板外表面与箱体金属外壳的内表面之间存在间隙并形成电容。
[0008]在本发明的一种实施方式中，所述输出耦合极板由绝缘支柱支撑，与电容调谐极板中的右极板的内表面之间存在间隙并形成电容。
[0009]在本发明的一种实施方式中，所述输出耦合极板用于向射频杀虫杀菌装置的负载处理腔馈送射频功率；输出耦合极板的位置能左右移动，以改变其与电容调谐极板之间的间隙，即改变输出耦合电容值的大小，实现负载匹配。
[0010]在本发明的一种实施方式中，所述谐振电容极板上下可以微调。
[0011]在本发明的一种实施方式中，铜箔与回字型电极内环极板的外表面的连接点位置可以上下调节，以使输出阻抗最佳匹配。
[0012]在本发明的一种实施方式中，所述箱体金属外壳作接地处理。整个金属外壳既作为谐振腔式发生器的导体部分，同时又是接地端，对高频辐射起到了一个很好的屏蔽作用，降低了制造成本的同时极大地阻止高频辐射。
[0013]在本发明的一种实施方式中，所述箱体金属外壳之外还设有强迫风冷装置，用于冷却三极电子管。
[0014]本发明提供的一种杀虫杀菌用谐振腔式射频发生器的等效的集总参数原理如图2所示，其中半封闭箱体的等效参数原理如图3所示，半封闭箱体的结构原理如图4所示。射频发生电路主要由电子管腔和高频谐振腔构成，电子管腔中三极电子管工作于共阴极状态，三极电子管内部的阳栅极间电容构成反馈电路，与高频谐振腔共同完成三极电子管的振荡和选频。高频谐振腔即为阳极谐振槽路，其谐振频率由高频谐振腔体下方的谐振电容极板的上下位置进行微调；由三极电子管的栅阴电容与外接电感构成的栅极谐振槽路，调整栅极回路的谐振频率，使射频振荡电路持续稳定工作、射频发生器产生持续的振荡及功率输出。电容谐振腔是用作高频振荡电路与负载输出电路的调谐耦合，目的是为了提高高频谐振腔的Q值，从而实现谐振频率的稳定，同时可以将高频振荡功率耦合到输出电路，实现负载与高频谐振腔的功率匹配。电容谐振腔内的输出耦合极板与负载电容极板相连接，通过调整输出耦合板和电容谐振腔壁之间的间隙，即可改变耦合度，匹配负载，使输出功率达到最大。
[0015]本发明还提供了一种包含所述谐振腔式射频发生器的射频杀虫杀菌装置，所述装置还包括电源输入部分、高压整流部分、控制部分及负载匹配输出部分。
[0016]所述负载匹配输出部分是整合在高频谐振腔内的。
[0017]本射频杀虫杀菌装置的谐振腔式射频发生器具有电路结构简单，调整方便，振荡频率稳定度高，成本低、寿命长等优点。具有相当高的频率稳定度，且由于采用了双回路调谐方式，输出负载引起的电容变化对中心频率的影响非常小，振荡频率可以稳定在中心频率的±0.8%以内。
【附图说明】
[0018]图1为射频杀虫杀菌装置的主要组成；51电源输入部分，52高压整流部分，53射频发生器部分，54负载匹配输出部分，55控制部分。
[0019]图2为本谐振腔式射频发生器的集总参数等效电路图。
[0020]图3为本谐振腔式射频发生器的参数结构等效示意图。I高频谐振腔，2电子管腔，3电容调谐腔，4谐振电容极板，5阳极隔直电容，6输出耦合极板，7三极电子管，8负载电容极板，9箱体金属外壳，10绝缘支柱和绝缘板，11耦合铜箔导线。
[0021]图4为本谐振腔式射频发生器的结构原理图。21阳极隔直电容接入点，22箱体金属外壳，23高频谐振腔，24谐振电容极板，25电子管腔，26绝缘支柱，27输出耦合极板，28电容调谐极板，29电容调谐腔，30耦合电极，31回字型电极内环极板，32回字型电极外环极板，33腔体金属隔板。
[0022]图5为谐振电容极板的结构图示意图。
[0023]图6为输出耦合极板的结构图示意图。
[0024]图7为射频杀虫杀菌系统的输出电路示意图(41、43为负载电容极板，42为待处理物料)。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图所示的实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
[0026]图2为本谐振腔式射频发生器的等效电路图，图3为本谐振腔式射频发生器的分布参数结构等效示意图，图4为本谐振腔式射频发生器的结构原理图。图2是图3的集总电路等效原理图，图3是由图4所提供的结构得到的分布参数等效示意图。在图2中，C1S阳极旁路电容，C2为阳极隔直电容，C3为阳极槽路电容，C4为栅极隔直电容，C5为电容调谐腔谐振电容，C6为输出耦合板耦合电容，C7为栅极旁路电容，C。为负载电容，V为三极电子管，A、G、K分别为三极电子管的阳极(屏极)、栅极、阴极，R为栅漏电阻，L1S阳极扼流圈，L2S栅极反馈调节电感，L 3为阳极槽路电感，L 4为栅极高频扼