[发明专利]一种基于红外热成像的大功率微波加热预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于红外热成像的大功率微波加热预警系统及方法，包括微波加热设备端、红外热成像模块和摄像机，还包括可编程逻辑控制台和上位机。本发明基于红外热成像的大功率微波加热过程预警系统及方法，可以实时采集大功率微波加热环境下工业物料的温度分布和最高温度值，根据区域的最高温度值大小智能的调节被加热物料的温度变化，有效避免因局部区域温度过高而发生安全事故。

技术领域

本发明涉及微波炉技术领域，尤其涉及一种基于红外热成像的大功率微波加热预警系统及方法。

背景技术

微波能的工业应用，特别是在流程工业领域热工过程中，需采用大功率微波源才能满足工业生产规模的需求。由于工业物料的物理特性及介电特性千差万别，导致微波在其中的传播和吸收能力会随温度发生剧烈变化。在空间分布不均的交变电磁场作用下，局部区域内将会产生热点，且被加热物料可能会发生燃烧、爆炸等一系列灾难性后果。因此，安全是大功率微波加热过程必须解决的瓶颈问题之一。

现有技术中，解决上述问题的有力对策是有效检测微波加热过程的温度分布，实时监测出加热物料的最高温度并做出预警，从而避免因局部过热现象引起的热失控问题。常用的检测方法为光纤、红外、热电偶、超声测温等。光纤和热电偶温度检测技术属直接接触式测温，需与工业物料进行接触，故为单点测量。红外热成像和基于超声的温度检测技术属于非接触式测温，可检测被加热物料的的温度分布。基于此，公开号为CN105698961A的专利文献公开了一种微波加热环境下的三维温度场重建方法，该方法通过在工业微波加热腔体内安装若干个超声波发射与接收换能器，在收发换能器之间所传播的声波信号转换为电信号后，利用信号调理模块将该电信号进行调理后输出到数据采集模块；最后，基于温度场重建算法将电信号数据重建为微波加热过程的温度场分布。但是，该三维温度场重建方法在温度较高的情况下，所接收到的声波信号上下跳动且波动较大，影响了电信号数据的精度；此外，在大功率微波环境下，为防止微波泄漏，通常加热腔体的开孔较小，这给超声波换能器的安装也造成了困难。

公开号为CN108344002A和CN107543843A的专利文献均公开了一种在微波环境下的红外热成像温度检测方法。前者涉及一种便携式的红外测温微波炉，它利用红外传感器检测技术对加热食物进行实时监测，以达到定温的加热效果；后者涉及一种基于微波环境下，利用热成像技术无损检测钢结构表面的锈蚀情况，以对工程结构实施更好的管理和维护。但两者所提及的微波功率均偏小，无法满足大功率微波环境下对物料的加热机制，且无预警功能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于红外热成像的大功率微波加热预警系统及方法，旨在精确检测大功率微波加热过程中的温度分布，进而有效避免因局部过热现象引起的热失控问题，从而实现了预警效果，增强了实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于红外热成像的大功率微波加热预警系统，包括微波加热设备端、红外热成像模块和摄像机，还包括可编程逻辑控制台和上位机：

红外热成像模块与摄像机连通，该述摄像机用于对微波加热过程中工业物料的热图像进行实时监测，红外热成像模块对其监测的热图像进行采集；

微波加热设备端与可编程逻辑控制台输出端连通，其用于对加热腔体内的工业物料进行加热；

可编程逻辑控制台用于对微波加热设备端的输出功率的进行智能调节，其输入端与上位机连通；

上位机与红外热成像模块连通，其用于对红外热成像模块所采集的热图像进行处理和存储，并将所得最高温度与预设值进行匹配，以向可编程逻辑控制台输出匹配结果。