用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法及装置，该方法包括：对微波发射阵列进行相位校准；根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域；确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图；基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波。通过根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域；确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图，从而实现精确的微波发射，烘干均匀，提高能源利用率和安全性。提高能源利用率和安全性。提高能源利用率和安全性。

Control method and device of microwave transmitting array used in microwave drying system

【技术实现步骤摘要】
用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及微波烘干控制
，尤其涉及一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法及装置。

技术介绍

[0002]微波是一种具有特定波长的电磁波，具有较强的穿透能力，被广泛应用于含水物品的加热。随着工业化进展，微波被用于食品、工业原料、中药材等等许多工业产品的干燥烘干。
[0003]现有的微波烘干系统一般采取单一微波发射单元，采取在微波发射单元周围安装可转动的金属片的方式使微波方向发生改变，达到加热被烘干物品的目的。部分微波烘干系统采用了阵列微波发射单元，但是每个微波发射单元往往是相对独立工作的，无法做到统一的相位、幅度控制，无法做到对指定区域物品的加入，从而无法实现更精确的物品烘干控制。而且，现有微波烘干系统的加热功率调节范围一般比较小。
[0004]而且现有技术采用的金属片转动和简单阵列的方式往往不能达到比较均匀的加热效果，为了使得全部待烘干物品得到充分的烘干，往往需要增加加热功率。而加热功率的增加不仅会导致能耗的上升，又容易使得微波能量较高区域的待烘干物品加热温度过高，导致待烘干物品损坏，甚至发生起火事故，导致火灾的发生，存在巨大的安全隐患。
[0005]因此，现有的微波烘干技术存在能耗高，能源利用率低，安全隐患大，烘干效果不均匀等问题，如何解决这些问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法及装置，用以解决现有的微波烘干技术存在能耗高，能源利用率低，安全隐患大，烘干效果不均匀的技术问题，提高能源利用率和安全性。
[0007]本专利技术提供一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法，包括：
[0008]对微波发射阵列进行相位校准；
[0009]根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域；
[0010]确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图；
[0011]基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波。
[0012]进一步地，所述微波发射阵列包括：36个微波发射单元；
[0013]所述36个微波发射单元排列为6
×
6的方阵阵列；
[0014]所述36个微波发射单元通过有源放大电路驱动；
[0015]所述36个微波发射单元功率可调。
[0016]进一步地，所述微波发射阵列的相位校准采用负载自适应算法实现。
[0017]进一步地，所述根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束
的覆盖区域包括：
[0018]接收用户输入的待烘干物品的几何参数；
[0019]根据所述几何参数将微波波束覆盖区域几何尺寸设定到与待烘干物品所需最小几何边沿相一致，得到微波发射阵列的微波波束的覆盖区域。
[0020]进一步地，所述确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图包括：
[0021]根据所述微波波束覆盖区域确定微波在空间中传播时的轨迹；
[0022]根据几何参数确定微波发射阵列加权矢量W，微波发射阵列信号协方差矩阵R
X
，微波发射阵列线性约束矩阵C，微波发射矩阵约束向量g。
[0023]进一步地，所述基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波包括：
[0024]采用窄带信号自适应滤波实现最小方差式波束成形技术；
[0025]最小方差波束成形技术采用多个线性约束条件，约束方程是：
[0026][0027]式中，min表示取最小值，W为微波发射阵列加权矢量，R
X
为微波发射阵列信号协方差矩阵，C为微波发射阵列线性约束矩阵，g为微波发射矩阵约束向量；
[0028]基于所述约束方程得到最优化问题的解：
[0029][0030]式中，W
opt
为微波发射阵列加权矢量的最优解，R
X
为微波发射阵列信号协方差矩阵，C为微波发射阵列线性约束矩阵，g为微波发射矩阵约束向量；
[0031]主波束指向角度为θ0，干扰方向角度为θ
k
，K为干扰矢量的数量，k为干扰矢量的序号，k＝1,2,
…
,K，得到微波发射阵列线性约束矩阵
[0032]C＝[a(θ0),a(θ1),a(θ2),
…
,a(θ
K
)][0033]式中，a是微波发射线性约束矢量；
[0034]微波发射矩阵约束向量为：g＝[1,0,0,
…
,0][0035]对所述微波发射矩阵进行对角加载：R
X
＝CC
H
+σI；
[0036]式中，σ为正实数；
[0037]微波发射阵列中的每一个发射单元的发射参数可以通过求解下面的方程而得到：
[0038][0039]其中，|W
H
a(θ
k
)|2＝W
H
a(θ
k
)a(θ
k
)
H
W
[0040]式中，min表示最小值，W为微波发射阵列加权矢量，a是微波发射线性约束矢量，θ0为主波束指向角度，θ
k
为干扰方向角度。
[0041]进一步地，所述基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波包括：
[0042]设定微波发射阵列参数，包括微波发射单元个数，微波发射单元间距，微波发射频率，微波发射波束个数和角度，零陷个数和位置；
[0043]根据所述微波发射频率计算该频率下实现自适应波束成形的各个微波发射单元的加权系数；
[0044]在频域上，存储每一个微波阵列发射单元的加权发射系数，所述加权系数表可以利用插值算法得到，并存储在数字芯片中；
[0045]微波发射阵列开始工作后，随着时间的变化，根据各个微波阵列发射单元加权系数表，输出相应的加权矢量信号。
[0046]第二方面，本专利技术实施例提供一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制装置，包括：
[0047]相位校准模块，用于对微波发射阵列进行相位校准；
[0048]区域确定模块，用于根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域；
[0049]方向确定模块，用于确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图；
[0050]波束成型模块，用于基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波。
[0051]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述用于微波烘干系统中的微波发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微波烘干系统中的微波发射阵列的控制方法，其特征在于，包括：对微波发射阵列进行相位校准；根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域；确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图；基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述微波发射阵列包括：36个微波发射单元；所述36个微波发射单元排列为6
×
6的方阵阵列；所述36个微波发射单元通过有源放大电路驱动；所述36个微波发射单元功率可调。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述微波发射阵列的相位校准采用负载自适应算法实现。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据待烘干物品的外观几何参数，确定微波发射阵列的微波波束的覆盖区域包括：接收用户输入的待烘干物品的几何参数；根据所述几何参数将微波波束覆盖区域几何尺寸设定到与待烘干物品所需最小几何边沿相一致，得到微波发射阵列的微波波束的覆盖区域。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定微波发射阵列的微波发射阵列的方向图包括：根据所述微波波束覆盖区域确定微波在空间中传播时的轨迹；根据几何参数确定微波发射阵列加权矢量W，微波发射阵列信号协方差矩阵R
X
，微波发射阵列线性约束矩阵C，微波发射矩阵约束向量g。6.据权利要求1至5任一项所述的控制方法，其特征在于，所述基于自适应波束成形技术确定微波发射阵列中的每一个发射单元的相位、幅度信息，得到符合所述方向图的微波包括：采用窄带信号自适应滤波实现最小方差式波束成形技术；最小方差波束成形技术采用多个线性约束条件，约束方程是：式中，min表示取最小值，W为微波发射阵列加权矢量，R
X
为微波发射阵列信号协方差矩阵，C为微波发射阵列线性约束矩阵，g为微波发射矩阵约束向量；基于所述约束方程得到最优化问题的解：式中，W
opt
为微波发射阵列加权矢量的最优解，R
X
为微波发射阵列信号协方差矩阵，C为微波发射阵列线性约束矩阵，g为微波发射矩阵约束向量；主波束指向角度为θ0，干扰方向角度为θ
k
，K为干扰矢量的数量，k为干扰矢量的序号，k
＝1,2,
…
,K，得到微波发射阵列线性约束矩阵C＝[a(θ0),a...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英博，陆利坤，曾庆涛，齐亚莉，董武，张洋，赵瑞，李业丽，游福成，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：