高压放大器在豆浆通电加热有限元验证中的应用

实验名称：高压放大器在豆浆通电加热过程有限元解析与验证中的应用

实验目的：在通电加热加工充填豆腐的过程中，豆浆内部的温度分布对豆腐质构均匀性有很大的影响。研究豆浆通电加热过程中内部温度的分布及变化，有利于豆腐加热凝固系统的研发。

实验设备：热电偶、电流传感器、数据采集器、计算机信号发生器、高压放大器ATA-4012、电极、加热槽、大豆、蒸馏水、葡萄糖酸内酯等。

实验过程：实验装置由通电加热系统和数据采集系统组成，如图所示：

数据采集系统包括:计算机、数据采集器、T 型热电偶和电流传感器。数据采集器可以连续检测豆浆内部的温度并传输到计算机中储存。同时通电加热实验过程中的电流用数据采集器实时测量并存入计算机。

通电加热实验时,计算机控制信号发生器产生有效值2 V、频率1 kHz的正弦波,产生的正弦波电信号通过高压放大器放大,输出有效值为50 V,频率为1 kHz的电压，作为通电加热的电源。电源板之间的距离为50 Imm,加热时的电场强度为10V/cm。实验时,同时启动通电加热系统和数据采集系统(数据采集系统采样时间间隔10s) ,每一次实验重复3次，取平均值。

实验结果：

通电加热过程中豆浆的电导率与温度之间呈线性关系;升温速率随着温度的增加而增加;豆浆内部温度分布比较均匀,靠近加热槽壁的豆浆温度较低,且随着加热时间从50s增加到300s,豆浆的最大温差从3C增大到20. 2C。模拟结果和实验结果之间的均方根误差为1. 86%，利用有限元模拟很好地预测了通电加热过程中豆浆内部的温度分布和变化。

实验温度和模拟温度比较

ATA-4012高压放大器最大输出电压160Vp-p（±80Vp），最大输出电流2.82Ap ，频率DC-1MHz。

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审核编辑：符乾江