[发明专利]一种土壤射频消毒设备试验平台及方法

说明书

本发明设计了一种土壤射频消毒设备试验平台及方法。土壤射频消毒设备试验平台包括试验土槽、发电机、射频电源水冷机、光纤温度采集系统、系统控制柜等组成，试验对象包括射频电源、射频自动匹配器和极板。试验平台基于PLC控制系统，可以对发电机、水冷机、射频电源、射频自动匹配器、温显装置进行实时控制；实验平台可以对射频电源、射频自动匹配器进行功能性试验测试；试验平台配有红外热成像系统和高频电磁场强探测系统，可以对极板结构尺寸、土壤温度分布均匀性以及磁场强度泄露等问题进行深入研究，得到土壤射频消毒各项参数，完善设备各项设计。本测试平台设计新颖，通用性强，控制系统精确可靠，具有较好的社会价值，有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于农作物种植前的射频热处理杀虫灭菌技术领域，特别涉及一种土壤射频消毒设备试验平台及方法。

背景技术

商品化种植模式下，作物高度集约、种类单一，一般种植3到5年后，会发生严重的连作障碍，影响作物的产量和品质。为了保证农产品的产量、品质，减少经济损失，在种植前对土壤进行消毒是防治连作障碍最有效的途径。土壤消毒目前主要有物理、化学和生物三大类方式，物理处理技术中，太阳能、火焰、微波、蒸汽及热水处理成本高、效率低，难以推广；化学药剂处理效果较好，但操作复杂、成本高、污染严重；而生物熏蒸消毒仅对土传病虫害发生较轻的地区有效。随着相关技术的发展，射频土壤消毒技术因其无化学残留、环保等优点，已成为各国重点研究发展的方向。

射频加热技术具有整体加热，含水率自平衡，对害虫选择性加热且无化学残留等特点，被广泛应用于农产品和食品加工领域。利用射频技术进行土壤消毒是一种全新的应用，主要是利用电磁波加热土壤，使得土壤中的害虫、杂草种子等受热失活，不仅起到消毒土壤的作用，还减少了农药的使用。然而，土壤射频消毒设备的低效率、加热土壤的不均匀性以及工作过程中的电磁泄漏仍然是制约其大面积推广应用的主要问题。

土壤射频消毒设备试验平台是研究土壤射频的基本手段，其主要任务是模拟田间作业土壤环境，研究土壤射频消毒设备的辐射情况，研究土壤中害虫、有害微生物热致死的情况，研究并优化极板结构、极板间隙等参数，从而提高土壤加热后温度分布的均匀性。

发明内容

目前土壤射频消毒存在低效率、土壤加热不均等问题，限制了该项技术在土壤消毒领域的应用。土壤射频消毒是一种环境友好的土壤处理方法，为了推广该技术的广泛应用，本发明针对现有技术中的不足，提供一种土壤射频消毒设备试验平台及方法，填补了射频土壤消毒无研究平台的空白。目的在于提出一种通用的土壤射频消毒设备试验平台，同时给出相应的测试方法，为研究土壤射频消毒技术提供测试手段，实现设备结构参数的优化，从而提升设备的工作效率、工作性能，以使土壤射频消毒设备能更好地为农业生产服务。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种土壤射频消毒设备试验平台，其特征在于由实验平台和试验对象两部分组成，试验平台包括：试验土槽、发电机、射频电源水冷机、光纤温度采集系统、系统控制柜、红外热成像系统和高频电磁场强探测系统；试验对象包括：射频电源、射频自动匹配器、极板；所述试验土槽为存放土壤的容器，由下方的土槽支架和上方的土槽箱组成，土槽箱内分布有多块极板，极板的尺寸间隙均可调；所述发电机为射频电源提供电能；所述射频电源生成射频信号，对土壤进行加热；所述射频电源水冷机为射频电源的冷却装置；所述射频自动匹配器位于射频电源和极板之间，用于调节真空电容阻抗，使得射频可加热的阻抗范围包含正在加热的土壤阻抗值；所述光纤温度采集系统用于采集被加热土壤的温度数值；所述系统控制柜控制各设备的电源开关端口，实时监测温度变化和射频电源输入输出功率的变化，并对光纤温度采集系统采集的信号进行计算处理；所述红外热成像系统采集极板间土壤的温度数据；所述高频电磁场强探测系统检测极板的电磁泄露情况。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述发电机的射频电源输出口与射频电源直接连接，开关控制端口与系统控制柜连接，发电机的输出电压为380/220V，输出功率为20KW。