专利名称：插入式微波土壤杀菌灭虫装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微波技术，具体地说是一种插入式微波土壤杀菌灭虫装置。
背景技术：
随着现代化农业的高速发展，人们生活越来越重视绿色食品蔬菜的发展。由于自然界及土壤受到不同程度的污染。导致蔬菜生产的病菌虫害日趋严重。特别是近几年来，瓜菜发生的根结线虫病正在全国以及世界各地不断传播。造成大量蔬菜大棚减产绝收。导致不少菜农增加农药计量来防治。使蔬菜中农药的残留超标准。据资料表明多数病原菌及虫害大都寄存于土壤当中，待环境条件适宜时便发生害情。要想根治害情对土壤进行处理显得尤其重要。通过对病原菌、虫害、土壤的特性分析，采用先进的微波摩擦加热原理所具备的穿透土壤、消毒、灭菌的作用对土壤进行杀菌、灭虫收到了很好的效果。
下面从微波加热的原理、微波杀菌灭虫的机理和微波对土壤的穿透能力三个方面来说明微波对土壤杀菌灭虫的可行性。
(1)微波加热的原理土壤本身含有大量水份，当中的各种细菌、虫卵、成虫等，都能大量吸收微波能量，都被称为微波的介质。介质材料都是由极性分子和无极性分子组成的，在没有电场的作用下，无极性分子内部正负电荷的中心重合，而有极性分子内部正负电荷的中心不重合。在电磁场作用下这些极性分子从原来的分布状态转向依照电场的极性排列取向的状态。而在高频电磁场作用下，对介质施加频率达2450MHZ的微波电场时，电场方向每秒钟交变24.5亿次，极性分子也随之摆动24.5亿次。这些取向按交变电磁的频率不断变化，这一过程造成了分子的运动和相互摩擦从而产生热量。此时交变电场的场能转化为介质内的热能，使介质温度不断升高，形成宏观的微波加热。电磁波是以光的速度传播的，电磁波透入物质的速度也是和光的传播速度相接近的；而将电磁波的能量转变为物质分子能量的时间近似为即时的，微波频段转换时间快于千万分之一秒。这就是微波可构成内外同时快速加热的原理。
(2)微波杀菌灭虫的机理微波杀菌灭虫的机理在于细菌、虫卵、成虫与任何生物细胞是一样的，是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。其中水是生物细胞的主要成分，含量在75-85％，因为细菌的各种生理活动都必须有水参与才能进行，而细菌的生长繁殖过程对各种营养物的吸收是通过细胞膜质的扩散、渗透和吸附作用来完成的。在一定强度微波场的作用下土壤中的虫类和菌体也会因分子极化驰豫，同时吸收微波能升温。由于它们是凝聚态物质，分子间的作用力加剧了微波能向热能的能态转化。从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用，使其空间结构变化或破坏，而使蛋白质变性。蛋白质变性后，其溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显的变化，从而失去生物活性；另一方面，微波能的非热效应在杀虫灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用。
(3)微波对土壤的穿透能力穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领。电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离，以指数形式衰减。透射深度取决于土壤的水份、松度、微波的发射功率及密度。当微波频率取于915MHZ和2450MHZ时，微波是深入内部加热，微波加热一定深度时是里表同步加温。用于蔬菜大棚地的土壤处理可以满足要求。同时可用于农田杀虫、消灭杂草种子。将微波设备安装到可移动的工具或车辆上。在播种前适当时间在大田进行地面微波照射，经一定能量微波照射后，土壤中孢子、虫卵及杂草均被杀死。实验证明用微波处理后，除草、灭菌和杀虫的效果可持续一年。
发明内容本实用新型的目的是提供一种设计合理、使用方便、一物多用的插入式微波土壤杀菌灭虫装置。
本实用新型的目的是按以下方式实现的，将微波加热的原理、微波杀菌灭虫的机理和微波对土壤的穿透能力作为实现本实用新型的理论基础，并利用能量产生电路将220V或380V的交流低电压转变成2000V-4000V的直流高电压，直流高电压使微波磁控管产生微波能，微波能经波导进入到土壤等介质内实现杀菌、灭虫的目的，为了增强实际操作过程中的安全性，在能量产生电路和控制电路之间还接有磁控管过温保护电路。
附图1为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的立体结构示意图；附图2为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的微波发生器的主视剖开结构示意图；附图3为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的微波发生器的俯视剖开结构示意图；附图4为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的波导立体结构示意图；附图5为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的波导和磁控管的连接结构示意图；附图6为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的犁尖立体结构示意附图7为插入式微波土壤杀菌灭虫装置的电路原理结构示意图。
5、实施方式
以下结合附图1、2、3、4、5、6、7工作过程和使用方法对本实用新型的插入式微波土壤杀菌灭虫装置作以下详细地说明。
如附图1、2、3、4、5、6、7所示，本实用新型的插入式微波土壤杀菌灭虫装置，其结构是由L形机架1、连接固定架2、犁尖群3、微波发生器4和控制器5构成，微波发生器4设置在L形机架1的横向面板上方，连接固定架2设置在L形机架1的竖向面板外侧，犁尖群3以一定间距设置在L形机架1的横向面板下方，控制器5通过控制导线6与微波发生器4相接，控制器5根据需要安装定位。
微波发生器4是由机壳7、高压变压器8、微波磁控管9、冷却风机10和波导11构成，高压变压器8、微波磁控管9和冷却风机10都设置在机壳7的内腔中，微波磁控管9的排列方向与犁尖群3的排列方向一致设置在机壳7的底部，波导11的上端与微波磁控管9一一对应设置在一起，波导11的中下端插入到犁尖群3中，高压变压器8和冷却风机10分别与微波磁控管9一对一配套设置在一起。
波导11为矩型管状结构，管状内壁上镀有一层高导电率的金属膜12，波导11的两侧设有多个长度相同宽度不相同的微波输出口13，波导11一侧的上端部位开有与方形槽16相通的磁控管天线孔17。
犁尖群3是由3-10个犁尖14构成，犁尖14的顶端为方形结构的连接板15，连接板15向下延伸至犁尖14的底部开有用于设置波导11的方形槽16，犁尖14的下端呈尖头状结构，整个犁尖14以一定弧度向后弯曲，犁尖14的前方有从中间向两侧过渡的凸起18，犁尖的左右两侧设置有防护板22。
控制器5是由能量产生电路19、磁控管过温保护电路20和控制电路21构成。
一、本实用新型的插入式微波土壤杀菌灭虫装置其工作过程如下接通电源经电子控制系统，将220V或380V的工频电压通过高压变压器和高压整流电路产生磁控管需要的阳极高压，高压整流电路是一个由高压二极管和高压电容组成的单向半波倍压整流电路。其工作过程是经电子控制系统通过220V或380V电源经过变压器B1、B2、B3、B4、B5、B6升压，分别输出2000V左右的交流高压，高压绕组电压在正半周时，高压二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6导通，对高压电容C1、C2、C3、C4、C5、C6充电，电容被充到电压的峰值；高压绕组电压在负半周时，高压二极管截止，磁控管工作。电容C1、C2、C3、C4、C5、C6上正半周的电压与绕组的电压互相串联，获得两倍的直流高电压，加在磁控管的阴极和阳极之间，使其产生微波能量。微波能通过波导元件引入到土壤中。它们的发射功率由电子控制电路按工作需要自动控制，也可设定控制，能分别控制每支磁控管的工作状态，由此控制微波能量穿入土壤的深度、温度和湿度。由于磁控管工作在高电压和灯丝大电流的环境下，电子轰击阳极腔体表面和阴极的热辐射，使磁控管阳极的温度很高，影响着它的工作稳定性和寿命。要采取一定的冷却降温措施，该装置采用的是强风风冷形式，六个风机分别对应磁控管的散热片，也可按照磁控管的设计要求用循环水冷却方式，磁控管部位装有热继电器用作过热保护，当风机停风或磁控管严重失配时，热继电器动作切断电源。
二、使用方法将其安装到动力机械上使用，供电电源按照设计选取交流220V或380V。使用效果跟土壤的温湿度关系不是很大，与在土壤中的移动速度有很大关系，速度放慢时杀菌灭虫效果更好些。
当打开电源后装置进入正常工作状态，操纵升降机构将犁插落到土壤当中，按一定的速度向前移动该装置。这时由微波源提供的微波能量就从犁尖两侧的输出口放射穿透土壤，再被对面的犁尖面折射返回，形成反复多次的微波辐射，即可杀灭寄生在土壤当中的病原菌及害虫虫卵、成虫及杂草种子。
这里要特别注意的是使用该装置是播种或移植之前进行的。对已经播种或移苗的土壤不能使用该装置。否则会造成损失。不能使用它对种子作灭菌处理，否则不再发芽。
本实用新型的插入式微波土壤杀菌灭虫装置和现有技术相比，具有设计合理、使用方便、一物多用、杀菌灭虫效果好且持续时间长等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
权利要求1.插入式微波土壤杀菌灭虫装置，包括L形机架、连接固定架、犁尖群、微波发生器和控制器，其特征在于微波发生器设置在L形机架的横向面板上方，连接固定架设置在L形机架的竖向面板外侧，犁尖群以一定间距设置在L形机架的横向面板下方，控制器通过控制导线与微波发生器相接，控制器根据需要安装定位。
2.根据权利要求1所述的插入式微波土壤杀菌灭虫装置，其特征在于微波发生器是由机壳、高压变压器、微波瓷控管、冷却风机和波导构成，高压变压器、微波瓷控管和冷却风机都设置在机壳的内腔中，微波瓷控管的排列方向与犁尖群的排列方向一致设置在机壳的底部，波导的上端与微波瓷控管一一对应设置在一起，波导的中下端插入到犁尖群中，高压变压器和冷却风机分别与微波磁控管一对一配套设置在一起。
3.根据权利要求2所述的插入式微波土壤杀菌灭虫装置，其特征在于波导为矩型管状结构，管状内壁上镀有一层高导电率的金属膜，波导的两侧设有多个长度相同宽度不相同的微波输出口，波导一侧的上端部位开有与方形槽相通的磁控管天线孔。
4.根据权利要求1所述的插入式微波土壤杀菌灭虫装置，其特征在于犁尖群是由3-10个犁尖构成，犁尖的顶端为方形结构的连接板，连接板向下延伸至犁尖的底部开有用于设置波导的方形槽，犁尖的下端呈尖头状结构，整个犁尖以一定弧度向后弯曲，犁尖的前方有从中间向两侧过渡的凸起，犁尖的左右两侧设置有防护板。
5.根据权利要求1所述的插入式微波土壤杀菌灭虫装置，其特征在于控制器是由能量产生电路、磁控管过温保护电路和控制电路构成。
专利摘要本实用新型提供一种插入式微波土壤杀菌灭虫装置，属于微波技术领域，其结构是由L形机架、连接固定架、犁尖群、微波发生器和控制器构成，微波发生器设置在L形机架的横向面板上方，连接固定架设置在L形机架的竖向面板外侧，犁尖群以一定间距设置在L形机架的横向面板下方，控制器通过控制导线与微波发生器相接，控制器根据需要安装定位。本实用新型的插入式微波土壤杀菌灭虫装置和现有技术相比，具有设计合理、使用方便、一物多用、杀菌灭虫效果好且持续时间长等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
文档编号A01M17/00GK2607780SQ0321623
公开日2004年3月31日 申请日期2003年4月10日 优先权日2003年4月10日
发明者李月章 申请人:李月章