一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统

本发明涉及微波加热温度监控，具体为一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统。

背景技术：

1、微波加热设备主要是通过微波加热技术对待加热物品进行加热，目前使用的微波加热技术被广泛应用于食品等相关领域，其主要工作原理是通过微波与待加热物品内部的极性分子或带电粒子相互作用，推动其剧烈运动，使极性分子或带电粒子相互碰撞和摩擦而生热，微波加热从原理上决定了其具有高效加热、瞬时性以及热惯性小的特点，能够达到远超传统加热的效率，并且在停止微波后加热过程也立即停止，从而可以进行精准加热控制。

2、申请号为cn201911397291.1的一种微波加热组件和微波加热设备，微波加热组件包括加热单元、辐射单元和控制单元，所述加热单元包括微波源，所述微波源包括功率放大器，所述辐射单元用于使所述功率放大器输出的微波信号辐射，所述控制单元连接所述功率放大器，所述控制单元用于向所述功率放大器输出控制信号，并调整所述控制信号以调整所述微波信号的输出功率。上述微波加热组件，通过调整控制信号来调整微波信号的输出功率，从而可无需增加额外的元件(如数控衰减器)，就可实现输出功率的灵活变化，达到控制微波信号的输出功率的目的，并通过对控制信号的精确控制可提升控制功率的精度，同时也降低了微波加热组件的成本。

3、该装置在微波加热过程中，由于微波能量的快速传递和加热效果的非均匀性，样品在加热过程中往往会出现温度不均匀、过热或过冷的情况，所以被加热物体的温度监控和时间控制对于掌握加热过程、保证加热效果至关重要。然而，目前在进行微波加热相关实验时，缺乏精准的实时温度监控和自动计时记录功能，目前对于被加热物体的测温往往是通过热电偶测温、红外测温等，在微波加热过程中，测温过程经常会产生一些干扰与不足，例如热电偶只能进行测量一个点的温度、红外探测被水蒸气的干扰等，关于计时读数，现有的微波加热设备通常缺乏自动计时、存储记录功能，这导致操作人员需要手动监测温度和计时，增加了工作负担，并且容易出现误操作或遗漏记录的情况，进而导致实验失败。

4、所以我们提出了一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统，以便于解决上述中提出的该装置在微波加热过程中，由于微波能量的快速传递和加热效果的非均匀性，样品在加热过程中往往会出现温度不均匀、过热或过冷的情况，所以被加热物体的温度监控和时间控制对于掌握加热过程、保证加热效果至关重要，然而，目前在进行微波加热相关实验时，缺乏精准的实时温度监控和自动计时记录功能，目前对于被加热物体的测温往往是通过热电偶测温、红外测温等，在微波加热过程中，测温过程经常会产生一些干扰与不足，例如热电偶只能进行测量一个点的温度、红外探测被水蒸气的干扰等，关于计时读数，现有的微波加热设备通常缺乏自动计时、存储记录功能，这导致操作人员需要手动监测温度和计时，增加了工作负担，并且容易出现误操作或遗漏记录的情况，进而导致实验失败的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统，以解决上述背景技术提出的在微波加热过程中，由于微波能量的快速传递和加热效果的非均匀性，样品在加热过程中往往会出现温度不均匀、过热或过冷的情况，所以被加热物体的温度监控和时间控制对于掌握加热过程、保证加热效果至关重要。然而，目前在进行微波加热相关实验时，缺乏精准的实时温度监控和自动计时记录功能，目前对于被加热物体的测温往往是通过热电偶测温、红外测温等，在微波加热过程中，测温过程经常会产生一些干扰与不足，例如热电偶只能进行测量一个点的温度、红外探测被水蒸气的干扰等，关于计时读数，现有的微波加热设备通常缺乏自动计时、存储记录功能，这导致操作人员需要手动监测温度和计时，增加了工作负担，并且容易出现误操作或遗漏记录的情况，进而导致实验失败的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统，包括：微波加热腔，光纤温度传感器，操作台。

3、所述微波加热装置，包含：微波加热腔与微波源；微波加热腔位于微波源前方，与微波源的波导相连接，且微波加热腔上方开置一直径约2mm的孔洞，由光纤温度传感器的测温探头和玻璃纤维穿过；微波源包含：控制器与波导；控制器前后分别与波导和操作台相连，通过接收操作台传输的信息来控制波导发出的微波。

4、所述光纤温度传感器，包含：测温探头，玻璃纤维和信号转换器；测温探头主体由纯石英棒为基本材质，外层包裹有氧化铝镀层和镀铂层；玻璃纤维具有直径小，可弯曲、且不被强电磁场加热的特性；信号转化器可以将测温探头和玻璃纤维传导的光信号转化为电信号，再将电信号传输至操作台。

5、所述操作台，分别与光纤温度传感器和微波加热装置的微波源进行连接，所属操作台包括：数据处理装置、控制装置和显示界面。数据处理装置包括计时器和存储装置，可以接收并处理光纤温度传感器和计时装置的温度和时间数据，并将其记录在存储装置中；控制装置可以对微波加热过程的相关参数进行设定，对微波源发出指令；存储系统再将处理好的数据显示在显示界面上提供给操作人员查阅，操作员可以通过操作台进行加热时间、温度阈值、微波功率和微波频率的设置以及查看和导出记录的数据。

6、一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统包括以下步骤：

7、步骤1，将被加热物体的待测温面涂抹荧光剂；

8、步骤2，将被加热物体放置于微波加热腔内，并且将测温探头穿过微波加热装置的孔洞，使之对准待测温面；

9、步骤3，在操作台输入进行微波加热的相关参数的设定；

10、步骤4，开启微波加热装置，使微波源发出微波进行加热；

11、步骤5，进行微波加热过程时，光纤温度传感器会将待测温面的实时温度通过荧光剂反映成光信号被测温探头捕捉，通过玻璃纤维传输至信号转换器中，通过信号转换器将光信号转换成电信号，再将电信号数据传回操作台，并进行数据处理和存储；

12、步骤6，微波加热结束后，关闭微波加热装置，取出被加热物体，可以在操作台查看微波加热过程的相关数据。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统：

14、实现了微波加热过程中温度的实时监控，减轻了操作人员的负担，并且能够自动计时和记录温度和时间数据，提高了工作效率和数据准确性。

技术特征：

1.一种微波加热设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，所述微波加热装置（1）其顶部开有圆形小孔（11），以便光纤温度传感器的探头（31）和玻璃纤维（32）能够进入微波加热腔体内对被加热块状物体（2）的待测温面（21）进行实时温度监控。

3.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，所述微波加热装置（1）包括微波源（12）与微波加热腔（13），微波加热装置（1）空腔位于微波加热装置（1）前部，微波源（12）置于微波加热装置（1）后部，所述微波源（12）包括：

4.根据权利要求2所述的微波加热设备，其特征在于，所述被加热块状物体（2）的待测温面（21）需涂抹特定的荧光剂，以便在加热过程中，待测温面发射出可被光纤温度传感所感应的光源。

5.根据权利要求1所述的微波加热设备，其特征在于，光纤温度传感器（3）包括测温探头（31）、玻璃纤维（32）和信号转换器（33），所述测温探头（31）连接玻璃纤维（32），玻璃纤维尾部连接至信号转换器（33），测温探头（31）与玻璃纤维（32）穿过微波加热装置上方的测温装置穿过的孔洞（11），使测温探头（31）可以接收待测温面（21）上荧光剂发射出的光，进行温度检测。

6.根据权利要求5所述的微波加热设备，其特征在于，测温探头（31）的主体由石英棒（31c）构成，石英棒外层包裹有氧化铝层（31a）和镀铂层（31b）。

7.根据权利要求5所述的微波加热设备，其特征在于，玻璃纤维（33）的直径约为1mm，玻璃纤维直径小、可弯曲、能够隔离电磁干扰，并且具有既能导光又耐高温的特性，可以接近高温物体，消除中间介质对辐射吸收的一部分影响，具有相对较高的精度。

8.根据权利要求5所述的微波加热设备，其特征在于，信号转换器（33）接收到被加热物体待测温面（21）表面辐射的光信号，在通过测温探头的采集和玻璃纤维的传输后，输送给信号转换器（33）的光电元件转化为电信号，再传输给操作台（4）。

9.根据权利要求8所述的微波加热设备，其特征在于，操作台（4）包括显示器（41）、数据处理装置（42）和控制装置（43），操作台（4）有着自动存储、计时、处理数据等能力；

10.一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统，其特征在于，包括以下步骤：

11.的实时温度通过荧光剂反映成光信号被测温探头（31）捕捉，通过玻璃纤维（32）传输至信号转换器（33）中，通过信号转换器（33）将光信号转换成电信号，再将电信号数据传回操作台，并进行数据处理和存储；

技术总结
本发明涉及一种微波加热设备集成光纤温度监控及自动计时、存储记录系统，特别是用于实时监测微波加热过程中样品温度，该设备包括：微波加热装置，用于对试件进行微波加热的装置；光纤温度传感器，用于对试件表面温度进行测量的装置；信号转换器，使光纤温度传感器传回的光学信号转化为电信号的装置；操作台，设置微波功率、微波频率、加热时间与记录加热数据、计时和显示结果的装置，所述光纤温度传感器连接到微波加热装置，用于实时监测样品的温度并将数据传输给信号转换器，信号转换器将光学信号进行转换为电信号后再传给操作台中的数据记录装置。通过该设备，可以提高测温的精度与自动记录实验每时每刻试件表面温度的变化情况。

技术研发人员：邵珠山,张钦理,袁媛,倪娜,赵爽
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1