粮食微波灭虫研究及实验装置设计

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在粮食储藏过程中,储粮害虫不仅造成相当数额的粮食损失,而且也是直接影响粮食品质的重要因素之一。储粮害虫防治对人类的生产生活具有重大的经济意义。目前,对于储粮害虫的防治的方法主要有化学方法、生物方法和物理方法。其中化学熏蒸法是当前国内外最常用、最有效的方法,但由此产生的3R(抗性Resistance,药剂残留Residue,再增猖獗Resurgence)问题、食品安全问题以及环境污染问题等,引起了人们非常高的关注。而其他方法由于效果差、处理时间长、对产品品质不利、投资成本过高等原因而较难推广本文针对以上提出的问题及缺点,在分析微波加热原理及其特点的基础上,以麦克斯韦方程组为理论基础,推导得到矩形波导中的场解,并深入研讨矩形波导中的高次模和场结构,进一步推广到矩形谐振腔,之后应用这些理论,设计出一种用于储粮害虫的杀灭装置,设计的过程中,充分考虑了腔体尺寸、模式选择、耦合口位置的选择以及加热均匀性问题。并对设计实体进行了输出功率的测定和杀虫实验验证,实验证明,这种设计方案功耗低、投资小、杀虫效果较好,在实践中是实用可行的,并且该种方法新型、高效、环保、安全且易于推广。同时,本文还针对微波场内测温比较困难的现实,提出了一种铂热电阻传感器的改良方法,并将其应用于微波场中酸或碱性溶液的测(控)温,实验表明,这种改良是有效的。
摘要第4-5页
Abstract第5页
1 绪论第9-12页
    1.1 研究意义第9-10页
        1.1.1 国内外虫害概况第9页
        1.1.2 当前主要的杀虫措施及其缺陷第9-10页
    1.2 微波杀虫现状第10页
    1.3 本论文的研究内容与方法第10-12页
2 微波加热理论第12-15页
    2.1 微波加热第12-14页
        2.1.1 微波加热原理第12页
        2.1.2 微波加热的特点第12-14页
    2.2 微波效应第14-15页
        2.2.1 微波的热效应第14页
        2.2.2 微波的非热效应第14-15页
3 规则波导理论第15-32页
    3.1 麦克斯韦方程组第15-16页
    3.2 边界条件第16-17页
    3.3 波动方程第17-18页
    3.4 规则金属波导管内的电磁场第18-21页
    3.5 矩形波导第21-26页
        3.5.1 矩形波导中的场第21-24页
        3.5.2 矩形波导的主模第24-26页
    3.6 矩形波导中的高次模第26-29页
        3.6.1 TE_(m0)模的场分布图第26-27页
        3.6.2 TE_(0n)模的场分布图第27页
        3.6.3 TE_(mn)模的场分布图第27-28页
        3.6.4 TM模的场分布图第28页
        3.6.5 矩形波导中模式分布的总规律第28-29页
    3.7 场的"对称"与"反称"性质第29页
    3.8 激励与耦合第29-30页
    3.9 奇偶禁戒规则第30-32页
4 谐振腔第32-37页
    4.1 矩形谐振腔第32页
    4.2 矩形谐振腔场分量的表示式第32-34页
    4.3 矩形谐振腔谐振频率第34-35页
    4.4 矩形谐振腔的主模第35-37页
5 微波灭虫实验装置设计第37-47页
    5.1 微波工作频率的确定第37页
    5.2 腔体尺寸的选择第37-42页
    5.3 耦合位置的选择第42-43页
    5.4 加热均匀性问题第43-44页
    5.5 腔体内场的分布第44-47页
6 功率测量及微波场内的温度测量第47-54页
    6.1 功率测量第47-50页
        6.1.1 理论依据第47-48页
        6.1.2 测量方法及步骤第48-49页
        6.1.3 实验器材的选择第49页
        6.1.4 测量结果与分析第49-50页
    6.2 微波场内的温度测量第50-54页
        6.2.1 微波场中测温的重要性及其难点第50-51页
        6.2.2 热电阻传感器第51-52页
        6.2.3 微波场内测温装置的设计第52-54页
7 微波对储粮害虫的致死条件探讨第54-58页
    7.1 理论依据第54页
    7.2 实验方法设计第54-55页
    7.3 结果与分析第55-58页
        7.3.1 微波处理时间对黄粉虫幼虫致死效果的影响第55页
        7.3.2 微波能量密度对黄粉虫幼虫致死效果的影响第55-56页
        7.3.3 微波能耗对黄粉虫幼虫致死效果的影响第56-57页
        7.3.4 微波条件的显著性分析第57页
        7.3.5 微波对储粮害虫的致死条件第57-58页
8 微波辐射的防护第58-61页
    8.1 微波辐射允许的安全剂量第58-60页
    8.2 工业微波设备泄漏的防护特征第60-61页
结论第61-62页
参考文献第62-64页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第64-65页
致谢第65-66页
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