家用微波炉技术发展趋势

家用微波炉技术发展趋势

王宏宇

佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司 广东佛山 528000

摘要：随着社会经济的发展以及人们生活水平的提升，人们对于追求更高层次物质生活水平的要求越来越高。在日常生活过程中，人们更加关注入口的安全，因此，健康领域逐渐成为当今社会以及今后科技发展的主要方向，直接关系到国民经济的增长和社会的可持续发展。因此作为技术标准争夺非常激烈的领域，标准化技术模块研究工作对于微波炉的发展意义重大。本次研究也旨在通过家用微波炉的技术发展要求探讨如何在技术角度进行重新规划管控，明确技术研究的价值所在。

关键词：家用微波炉；技术；发展趋势

1、微波的加热原理

微波是指频率范围为300MHz~300GHz之间的电磁波，其相应波长范围为1m~1mm。微波最初主要应用于雷达通信领域，其热效应由美国雷达工程师PercySpencer发现，并于1945年申请了微波加热食品的专利。微波的热效应源于交变电场与食品的相互作用，食品内的水、蛋白质、核酸等极性分子在电场作用下，由随机排列方式转为沿电场方向有序排列，当电场方向改变时，极性分子的排列方向也随之发生改变，因此在交变电场的作用下，食品内部极性分子高速旋转振动，导致分子碰撞摩擦生热。液相中的离子在交变电场中不断随电场方向的改变而移动，在该过程中与附近的原子、分子不断发生碰击，也可以将电磁能转换成热能。因此微波可以在分子水平上加热食品，具有快速整体加热的特点。

微波加热是食品将电磁能转化为热能的过程，微波的磁场分量与食品不产生作用，只有电场分量与食品发生作用。影响微波加热的主要因素包括电场的分布，食品的热学、电学性质。其中影响微波加热最重要的因素是食品的介电特性。

2、家用微波炉的仿真设计

由于微波炉的结构相对而言比较复杂，为了能够对微波炉的性能进行最直接和合理的判定，我们可以利用信息技术手段进行仿真模拟，利用电磁仿真软件对模型进行简化，通过对不同影响因素的仿真来展开综合分析，确定不同部分对于能效影响的差异，了解出主要因素、次要因素，然后对主要因素展开细化调整。

2.1设计要求

新式家用微波炉的设计要求主要围绕在负载情况下微波炉的能量吸收状态，即腔体结构对于能效可能产生的影响。按照工程实际要求，由于微波炉的炉门扼流结构比较复杂，利用软件进行仿真时本身对于计算机的使用性能有着一定要求，即便要进行建模也只可以进行单次仿真。为了简化模型，需要对微波炉腔体、耦合窗位置等进行仿真，这样一来就可以在结果分析的过程当中综合考虑到现阶段使用比较成熟的微波炉类型是否还有改进空间，为今后的设计提供技术支持。

在目前的国家标准当中，微波炉的容积计算方式为半径r高为h的圆柱体体积计算，圆形微波炉效率更高但体积更小，即我们熟知的转盘式微波炉。新型矩形微波炉的边角大，能量密度小，此时要考虑到容积和性能方面的相关要求，即半径应该尽可能缩小，但又要放得下能效实验当中的玻璃容器。不过某些变量的确定可以结合仿真结果进行判定，例如是否要选择多模结构。

2.2仿真分析

仿真过程可以参考现有的微波炉类型，在其他条件不改变的前提下对模型当中的某一个变量作出调整以改善微波炉性能，即仿真时主要考虑到影响驻波比的变量，改变其他变量。模拟可以仿真出高度、天线位置、波导管位置等不同变量变化的具体情况。电场强度高的地方功率损耗较大，局部温度更高，也有炸盘、熔轴可能性。在理想状态下如果不考虑其他材料损耗问题，高效率和均匀磁场分布之间本身存在矛盾。水吸收能量多，场分布均匀性差；反之，场分布均匀性良好时说明水吸收的能量比较少。在今后的设计阶段，可以参考矩形微波炉加载时的性能参数，通过测试获取最终的优化结论，使得微波炉的各个参数处于最佳状态，例如负载特性计算、磁控管工作点等。

3、家用微波炉的技术发展趋势

3.1人性化

人性化将成为主要的技术发展趋势，目的在于能够让微波炉被更多的人接纳和利用，为消费者提供多样化的便捷需求。从产品烹饪的角度而言，微波炉产品的人性化设计体现在多个方面，例如无转盘式平台微波炉就极大地提升了微波炉的内部利用率，产生的噪音更小，耗电量更低，后期清洗也比较方便，同时也有效地解决了传统微波炉在加热方面的不均匀问题。又例如抽屉式微波炉代替了很多传统的烹饪工具，可以对食物直接进行健康加热，厨房内部不会因为加热食物、烹饪食物而变得非常油腻。很多品牌在微波炉的材料选择上都选择了特殊材料（如可以释放负离子、抗菌抑菌的材料），使厨房环境更加健康清新。

3.2多功能

蒸、烤、烧、煮、炒、煎，功能多元化正成为微波炉市场主流。带有热风对流加热功能的微波炉将电热元件产生的热量通过对流风道吹入炉腔，形成高温热风对食物进行烘烤；带有视听装置的微波炉，操作者在烹饪食物时可以收看电视节目或收听电台广播。随着高学历、高素质、高收入群体成为消费的主力军，他们对饮食品质的要求较高，具有较强的尝试能力，对于饮食养生也有科学的认识，从而率先接受了通过“煮”“焖”“烤”达到营养元素的良好吸收、口味齐全的“全能型”微波炉。

3.3智能化

未来的微波炉产品将变得更加智能化，很多品牌早就推出了液晶式触摸控制面包和声讯传递系统，操作者只需要触摸控制面板即可完成相应的操作，并按照烹饪的实际需求指导操作者进行处理，无需像传统旋钮式机器一样手动控制烹饪时间、加热功率等。新的家用微波炉只需要按启动键就能够直接完成指令的运算、对比和分析等；即便是老年人群也可以完成对于微波炉的操控。尤其是模糊控制技术应用之后，家用微波炉将朝着更加简便的方向而发展，避免使用时出现安全问题。

3.4数字化

现有烹饪器具的数字化仍处于初级阶段，算法/软件技术较弱，底层数据有较大的发挥潜力。根据烹饪器具的发展阶段来看，家用微波炉处于基于传感检测的精细化控制阶段，现阶段烹饪器具多以远程开关，执行预先设计的程序；对烹饪实时状况的感知系统的技术尚未突破，无法有效反馈食材的烹饪状态，不能满足用户对高品质烹饪的追求；未来烹饪器具将实现根据用户身体健康状态，提供定制化的菜谱，并远程实现自动烹饪。基于新型数字化控制平台的射频固态烹饪技术将会对现有微波炉带来极大的挑战，同时也会促进家用微波炉数字化的发展。

3.5节能环保

节能环保是健康需求的重要组成部分，微波炉在变频技术的支持下可以减少耗电能量，平台式无转盘微波炉在加热效率、空间利用和噪音控制等方面的价值也非常突出。特别是某些组合功能产品还能锁住食物内的水分、维生素等。这些深受中国消费者喜爱的健康化烹饪技巧将通过科技手段实现发展创新，突出新时期的养生要求。因而，家用微波炉作为现代化食品烹调器具，具有良好的应用前景，在技术层面也将有利于人们的身体健康要求。如蒸菜，深受中国大众的喜爱。美的推出的“纳米银内胆”微波炉，将健康烹饪元素融入产品，精通百余道蒸菜的烹饪，用科技创新来完善“蒸”文化，突出健康、营养的主题。作为现代化食品烹调器具的微波炉，能够烹调出低热量的保健食品，更加有益于人体的健康。

参考文献：

[1]李强，文昱.降低家用微波炉能效检测中热效率的不确定度[J].日用电器.2017（04）：29-30+48.

[2]阎若萍.单模家用微波炉设计及其加热均匀性研究[D].上海:上海海洋大学,2018.

[3]李颖.微波炉其实该这么选[J].中国质量万里行，2017（03）：83-85.