射频加热原理及其参数

射频加热系统
射频功率发生器
分为传统的功率振荡器的设计和相对较新的50欧姆功率放大器的设计。功率振荡器如图：

 

 

射频器和负载是功率发生器电路的一部分。工作电路的电容或者电感的变化会影响负载从谐振回路耦合得到的功率。一般都是通过改变极板的间距或者调整工作电路可变电感的长度，从而使得工作回路从谐振回路中帮合到射频功率。功率振荡器的设计可达到很高的整体效率，因为负载是电路的一部分。而且传统的设计构造简单，价格便宜。但是在加热的过程中，极板间距的变化，负载介电特性等其他因素的变化可改变电路中的电容和品质因数，这反过来会改变射频极板的固有频率。如果在严格要求工作频率的条件下，这是不允许的。所以用功率放大器来解决这个问题。

 

 

在这个系统中，一个稳定，固定频率的振荡器为功率放大器提供一个射频信号，然后功率放大器再提供给负载。输出功率通过传输线转移到负载和阻抗匹配电路，**阻抗匹配电路用来匹配放大器和负载的阻抗来阻止功率反射。**功率放大器系统可严格控制操作系统的频率，这个可满足国际电磁兼容的要求。而且它分离了发生器和匹配电路。它灵活的改善了工作电路，过程控制系统，提高了发电机的效率。但是昂贵的价格和功率输出的限制也阻碍了功率放大器系统的发展和应用。

射频加热原理
射频加热指的是用频率范围为3kHz到300kHz的电磁波来加热。（交流位移电流）

 

 

在这个图中，电容的两个极板间可以放置待加热的物品，并且根据所需加热物品尺寸的不同而有不同的形状。

平行板电容器：加热形状简单，规则，体积较小的材料

 

 

环状电容器：

 

 

梳状电容器：当加热尺寸比较大的材料时，电极板就会换成一系列的梳状的电容器。状的电容器简化了机械绪，并且可让负载方便水分的蒸发。

 

 

为了避免干扰其他的通信系统，只有几个频率可用于工业、医疗和科学应用，分别是13.56，27.12，40.68Ｍhz。电磁场通过与介质材料的相互作用转化为热能。如图所示，导致介质损耗的因素有偶极子，电子，离子，和麦克斯韦－瓦格纳效应。

 

 

当电场加载到介质材料的时候，偶极子转动和离子传导是主要的导致食物加热的损耗机理。关于偶极子转动，电场的极性每秒钟变化数百万次，迫使极性分子每秒钟也旋转数百万次，导致分子间的摩擦产生热量。关于离子传导，在两个电极板之间，因为有不断变化的电场，所以带电粒子比如离子就会不断的向带有相反电荷的电极板移动，而且在移动过程中与其他的粒子碰撞，这些碰撞产生摩擦和热来加热材料。

因此需要研究影响不同材料介电性能的因素：如密度、温度、材料水分含量和化学成分等等。
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