浅谈微波炉的组成结构与工作原理

浅谈微波炉的组成结构与工作原理

摘要：我国国民生活水平在不断的提升，应用到的家用电器设备种类繁多，给

日常的家庭生活带来诸多的便利性。其中微波炉已经成为普遍应用的一种家用电器。伴随人们对于生活质量提出的要求标准不断提升的情况下对于微波炉的性能

方面，也具有更高的要求。本文对于微波炉的组成结构以及工作的原理进行详尽

的阐述，同时提出相应的优化设计方案。

关键词：微波炉；组成结构；工作原理

当前微波炉的发展经过一次又一次的革新，已经具备更高的性能。其从传统

的一般食物加热一直到当前的各种食品的制作，以及进行解冻、烧烤等功能，使

得微波炉发挥出全面性以及优质性的功效。但是，所有的性能能否充分的发挥出，也需要微波炉能够具备科学合理的匹配，才能保障微波炉的正常工作，而且有效

的减少各种不良问题，诸如空载时产生打火、微波泄漏、磁控管阳极具有较高的

温度等等。

一、微波的基本特点和微波炉的应用方法

（一）微波的基本特征以及加热的原理介绍

微波为频率在一定范围之内的电磁波，即300MHz-3000GHz，相应波长是在

1m到0.1mm。此电波频谱一共具有四个波段，即分别是指分米波、厘米波、毫

米波、亚毫米波。相较于其他的波段电磁谱而言，微波的特征相对鲜明，即拥有

明显的信息性、穿透性以及非电离性、似声性、似光性。这种特点是基于电子的

光学以及物理学角度进行分析的。进行传输期间，微波如果遇到的物质不同，则

形成的特性不尽相同，可以呈现为反射、穿透、被吸收几种特性。对于物质进行

加热以后，可以在分子的结构上进行观察，能够划分成两类的一类分子，即一种

为无极性分子，另一种是有极性分子。前者是不具有外加电场的情况下，内部正

负电荷中心也能够进行重合；后者为尽管不具有外加电场，但是也不会产生重合

内部正负电荷的情况。

（二）微波炉的应用方法

应用微波炉要遵循正确的方法：门安全联锁开关，保障正常的打开炉门，微

波炉不能工作，如果把炉门关闭，可进行正常的工作；视屏窗，在视屏窗上面设

置了金属屏蔽层，能够对于里面食物烹饪情况经网孔进行观察；通风口，其能够

保障在烹饪期间，具有理想的通风性能；转盘支承，可以对于玻璃转盘进行带动，使其具有转动；玻璃转盘，容器上面装好食物在转盘上放置，在加热的过程中进

行转动转盘，均匀的烹饪食物；控制板，能够对于各档烹饪进行有效的控制；炉

门开关，开启以后会打开炉门。

二、微波炉的组成结构

微波炉具有较多的核心部件，磁控管、加热腔、波导以及炉门等等均属于重

要的构成。进行工作期间，微波炉通过磁控管形成高频的电磁振荡，经其产生能

量输出装置，激励波导，最终形成微波。波导属于微波传输系统，将形成的微波

通过耦合窗在加热腔内部进入，再经微波产生的反射作用，构建起驻波，加热里

面的食物。下面进行详尽的阐述构成内容。

第一，磁控管。磁控管属于正交场微波振荡管，拥有相对简单的结构，是包

括阴极、阳极、能量输出机构几项。阳极和阴极共同的构建起同轴圆柱结构，在

中心位置处的是阴极，主要的功效就是对电子流实施发射。阴极被阳极所环绕，

属于谐振系统，而且也能够将其看作城慢波系统。所以，磁控管也有另一种称法，

即多腔磁控管。在多腔谐振系统中，能够对于磁控管振荡所形成的频率进行决定。而且工作过程中，磁控管于阳极和阴极之间存在直流电压，这种形式使得电场为

径向状态，同时直流磁场于管子轴线的方向进行施加，同时直流电场是垂直于磁

场的状态。第二，波导。波导的作用是一种中间机构，即对磁控管以及谐振腔实

施连接，在微波炉中也充当着传播微波的有效途径。通常情况下，微波炉应用到

的波导有两种，即矩形波导、矩形渐变波导。第三，谐振腔。在微波炉的构成中，谐振腔是加热腔，并且为波导负载。波导可以把磁控管形成的微波能量通过耦合

窗的方式，在炉腔部位实施传递。而且炉腔充当着多模微波谐振器的角色。应该

注意的问题就是，关于耦合窗的要求，应该掌控两大方面的内容。其一为于炉腔

内部可以尽可能的产生各种各样工作形式，达到均匀分布电磁场能量的效果；其

二为存在合理的耦合度，让炉腔输入电压驻波较低，不超出磁控管应该达到的最

高电压驻波比标准，充分的确保磁控管能够在平稳的工作状态中。第四，炉门。

作为微波炉重要的防泄漏设备，炉门这一构成主要应该严密的保障微波能量在经

门缝时形成的泄漏维持在安全标准规定的数据范围中，维护使用人员的人身安全，同时保障不会对于其他的电气设备构成相关影响。第五，炉腔。这一构成将微波

能转变成热能加热食品的空间，属于微波谐振腔。为将炉腔内部食物能够获得加

热均匀的效果，就应该设置专门装置在炉腔内部。现下，普遍的是将由微型电机

带动的玻璃转盘放置到炉腔底部位置，需要加热的食品在转盘上方同转盘绕着电

机轴进行旋转，通过跟炉内高频电磁场实施相对运动以后，均匀的加热好食品。

三、微波炉的工作原理分析

谐振腔理论分析：首先，多模腔理论。采取求解麦克斯韦方程的举措，针对

金属矩形腔进行求解，能够将符合理想的导体的边界条件场进行计算；其次，微

波炉腔体的微扰。充分的考虑到机械性能以及容积，家用微波炉腔体通常不采取

严格矩形谐振腔的方式，建立在矩形谐振腔前提下，于腔体壁冲压突起，大大的

将机械性能进行提升，同时也能够适当的将容积进行增加。此种突起能够对于谐

振腔谐振频率构成一定的影响，采取微扰法方案，便能够良好的处理这种问题；

接下来，对于波导激励的举措，通常具有三种方案。其一，为探针激励。延伸出

同轴线内导体的一段，朝着电场的方向，在波导内部进行插进。应该放置到激励

模式电场中的最强部位，将激励度大大的提升。其中常应到的装置即为矩形波导

主模。其二为环激励。延伸同轴线内导体，并且将其弯成环形的状态，在外导体

部位进行焊接，之后在波导内部进行插入，并且插进最强的激励模式磁场中，让

小环磁力线平衡于法线，有利于实现激励度的充分提升。其三为孔或者缝激励。

两个波导公共壁上面进行开孔或者开缝，使得能量可以由一部分在另一波导内进

行传递，形成所需传输模式。最后，波导跟谐振腔耦合。波导同谐振腔形成的祸合，包括不同的形式，主要体现为探针耦合、直接耦合、孔缝耦合以及耦合环耦合。微波炉传输波导同谐振腔的祸合，应用形式为孔缝耦合举措。为实现耦合成

效最佳，则能在谐振腔中让较多模式进入，并且实施多孔耦合举措。

结语

当前家庭中应用微波炉已经相当广泛，对于日常的生活包括工作均提供了诸

多的便利性。为了更加提升微波炉的应用效率，确保食物的营养成分，以及具有

连续可调的均匀火力等，就应该不断的学习以及研究微波炉的相关知识。

参考文献

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