[发明专利]微波加热环境下一种三维温度场重建方法

说明书

技术领域

本发明属于工业微波加热的温度检测领域，具体涉及微波加热 环境下一种三维温度场重建方法。

背景技术

微波加热是一种与被加热物质直接相互作用的选择性加热方 式，具有显著的高效清洁节能特点，广泛应用于工业加热领域。使 用微波加热替代传统加热可以极大提高能源的利用率，达到节能减 排的目的。但是在工业微波加热过程中，在微波强电磁场环境下的 温度检测是微波加热技术应用的一大难题。由于微波加热是一种非 均匀加热方式，因此加热过程中会产生热点。当热点温度逐渐升高 时，将会带来严重的问题，如热失控、微波泄漏、爆炸等，造成了 加热过程中的不安全性、不稳定性。因此，有效重建和检测加热空 间的三维温度场对防止意外事故的发生至关重要。

传统的温度检测技术有热电偶、热电阻、高温计、红外、光纤 等。

热电偶、热电阻、高温计和光纤温度检测技术属于接触式测温 且只适用于单点温度检测，无法检测温度场分布。红外温度检测技 术虽然属于非接触式测温，但是只能测量被加热物体表面温度，无 法检测内部温度。

本发明旨在针对微波强电磁场环境下的温度检测方法的不足， 提供微波加热环境下一种三维温度场重建方法，有效重建并监测微 波加热过程中被加热空间三维温度场分布，提供异常热点报警功能。

发明内容

本发明的目的是解决微波强电磁场环境下的温度检测问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种微波加热 环境下一种三维温度场重建方法，其特征在于:

搭建包括上位机、DSP控制模块、电源驱动模块、超声波发射换 能器阵列、超声波接收换能器阵列、信号调理模块、数据采集模块 和热点报警模块的硬件系统；

所述超声波发射换能器阵列包括安装在工业微波加热腔体内的 若干个超声波发射换能器；所述超声波接收换能器阵列包括安装在 工业微波加热腔体内的若干个超声波接收换能器；工业微波加热腔 体内部即为一个微波加热环境；

所述上位机通过串口与DSP控制模块输入端口连接；DSP控制 模块输出端口通过信号传输线与热点报警模块输入端口连接；

基于上述硬件系统，微波加热环境下的三维温度场重建步骤如 下：

1)上位机控制DSP控制模块发送正弦波信号；

2)正弦波信号经电源驱动模块输入端口,由电源驱动模块输出 端口传送给超声波发射换能器阵列；

3)超声波发射换能器阵列将接收到的正弦波信号转换为超声波 信号；

4)超声波信号在微波加热环境中传播后，由超声波接收换能器 阵列接收；

5)超声波接收换能器阵列将接收到的超声波信号转换为电信号 传送给信号调理模块；

6)信号调理模块对接收到的电信号进行处理，然后通过信号调 理模块输出端口传送给数据采集模块；

7)DSP控制模块控制数据采集模块对接收到的电信号数据进行 采集并暂存，然后通过数据传输接口将电信号数据传送给上位机；

8)上位机根据接收到的电信号数据采用基于Markov径向基函数 的三维温度场重建算法重建出被测空间三维温度场；

9)当重建出被测空间三维温度场后，也就获得了重建出的三维 温度场的热点温度，将设定的热点温度与重建出的三维温度场的热 点温度进行分析，如果重建出的三维温度场的热点温度高于设定的 热点温度，上位机输出热点信息给DSP控制模块，由DSP控制模块 直接控制热点报警模块发出报警。

本发明克服了背景技术部分所提到的微波强电磁场环境下的温 度检测方法的不足，提出的微波加热环境下一种三维温度场重建方 法具有结构简单、安装方便、测量范围广等优点。

附图说明

图1：硬件系统原理图；

图2：超声波发射和接收换能器阵列在工业微波加热腔体内安装 图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本 发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思 想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换 和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

一种微波加热环境下一种三维温度场重建方法：