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IEC 60705 《家用微波爐性能測(cè)試方法》（Householdmicrowave oven – Method for measuring performance）是一個(gè)有著較長歷史、在微波爐領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的性能測(cè)試方法國際標(biāo)準(zhǔn)。目前可追溯到的最早版本為IEC 705:1981。其內(nèi)容涵蓋了輸出功率、效率的測(cè)試方法，以及對(duì)微波爐烹飪性能優(yōu)劣（特別是烹飪均勻性）的測(cè)試方法。自1993 年以來，該標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法基本保持穩(wěn)定狀態(tài)，每個(gè)版本之間并沒有顯著的、本質(zhì)的區(qū)別。而2014 年的版本，增加了能耗測(cè)試方法以及器具在冷卻期、待機(jī)狀態(tài)下的能耗測(cè)試方法，內(nèi)容有了明顯的增加。但該版本的內(nèi)容也存在一些問題需要進(jìn)一步明確或糾正。中國微波爐行業(yè)針對(duì)這些問題進(jìn)行了深入研究，在研究的基礎(chǔ)上提出了系列國際標(biāo)準(zhǔn)提案，并最終完成了對(duì)IEC 60705 的修訂。

1、微波爐輸出功率測(cè)試方法

微波爐輸出功率一直以來沿用的是如下方法：將質(zhì)量大約為1000 克的純凈水放在特定的容器內(nèi)，從大約10 攝氏度加熱到20 攝氏度左右，記錄加熱時(shí)間t ，以及過程所消耗的電能，從而通過公式計(jì)算出輸出功率。計(jì)算公式是：

式中：P 是微波輸出功率，以瓦特為單位；mw 是水的質(zhì)量，以克為單位；mc 是盛水容器的質(zhì)量，以克為單位；TA 是環(huán)境溫度，以攝氏度為單位；T0 是水的初始溫度，以攝氏度為單位；T1 是水被加熱后的最終溫度，以攝氏度為單位；t 為加熱時(shí)間，以秒為單位，去除磁控管燈絲的預(yù)熱時(shí)間。

從這個(gè)公式來看，影響到最終計(jì)算結(jié)果的重要因素分為分子項(xiàng)和分母項(xiàng)：

分子項(xiàng)由兩個(gè)單項(xiàng)式4.187·mw (T1-T0 ) 和0.55·m c (T1-TA) 組成。對(duì)這兩個(gè)單項(xiàng)式進(jìn)行比較，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：4.187 是0.55的7 倍多， mw 約為1000g， mc 約為400g，(T1-T0 ) 約為10℃，(T1-TA ) 不超過5 ℃。因此，分子的第一項(xiàng)要比第二項(xiàng)大得多，對(duì)結(jié)果的影響程度要遠(yuǎn)大于第二項(xiàng)。最理想的情況下，T1 與TA 完全相等，則分子后一項(xiàng)為零，其影響降到最低。

分母項(xiàng)，只有一個(gè)t ，加熱時(shí)間。顯而易見，分母對(duì)最終計(jì)算結(jié)果的影響相當(dāng)之大，成反比關(guān)系。

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于t 的定義是“t 為加熱時(shí)間，以秒為單位，去除磁控管燈絲的預(yù)熱時(shí)間”。但是，如何去除磁控管燈絲的預(yù)熱時(shí)間呢？ 2014 版的國際標(biāo)準(zhǔn)里只字未提。這樣，每個(gè)機(jī)構(gòu)、每家企業(yè)去除磁控管燈絲預(yù)熱時(shí)間的方式都可能不一樣，得到的t 值也就大相徑庭，最終計(jì)算出來的輸出功率 P 值自然就存在相當(dāng)大的不確定性。事實(shí)上，曾經(jīng)發(fā)生過多次不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)于同一款微波爐產(chǎn)品輸出功率測(cè)量數(shù)據(jù)偏差較大的情況，有的甚至于相差了10% 以上。這與 t定義不明確帶來的不確定性有直接的關(guān)系。

因此，降低輸出功率的不確定性首先得從加熱時(shí)間 t 的測(cè)試方法入手，更清晰地定義和規(guī)范它的測(cè)試方法，降低輸出功率的不確定度。

從微波爐的磁控管工作原理可見，磁控管陰極的電子流在受到預(yù)熱之后才有能量飛向陽極，然后在磁場(chǎng)的作用下，偏離其徑向路程，繞陰極旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生微波頻率的振蕩，從而產(chǎn)生了微波，以加熱腔體內(nèi)的食物或飲料。當(dāng)微波爐剛剛啟動(dòng)時(shí)，由于陰極的電子還沒有被加熱，因此還沒有足夠的能量飛向陽極，這時(shí)實(shí)際上還沒有微波產(chǎn)生。根據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)微波爐的輸入功率至少達(dá)到其正常輸入功率的三分之二及以上時(shí)，磁控管開始發(fā)射微波，而在此之前，磁控管的燈絲在預(yù)熱電子，為發(fā)射微波做準(zhǔn)備。這個(gè)研究結(jié)果告訴我們，微波爐從啟動(dòng)之時(shí)起，一直到輸入功率達(dá)到其正常輸入功率的三分之二的這段時(shí)間，磁控管實(shí)際上是沒有產(chǎn)生微波的，這段時(shí)間應(yīng)該從微波爐的加熱時(shí)間中去除。

中國在2014 年的IEC/SC59K 會(huì)議上針對(duì)IEC 60705：2014 提出了三項(xiàng)修訂提案，其中一項(xiàng)就是針對(duì)該問題的提案：

即，在t 的描述之后加一個(gè)注：磁控管燈絲的預(yù)熱時(shí)間可視為從微波爐啟動(dòng)至達(dá)到標(biāo)稱輸入功率2/3 的時(shí)間。

在隨后的研究過程中，項(xiàng)目組對(duì)于燈絲預(yù)熱時(shí)間的截止點(diǎn)如何確定進(jìn)行了大量的理論分析和試驗(yàn)比對(duì)，推薦采用在1993版IEC 705 標(biāo)準(zhǔn)中曾經(jīng)提及的“功率最終值的90%”作為確定時(shí)間截止點(diǎn)的條件。但由于考慮到“功率最終值”難以在短時(shí)間內(nèi)找到，最終采用“達(dá)到90% 額定功率”的時(shí)間作為燈絲預(yù)熱時(shí)間的截止點(diǎn)。

這樣，微波爐加熱時(shí)間 t 帶來的不確定因素就大大降低了，使得輸出功率測(cè)試的可重復(fù)性和再現(xiàn)性都得到了較大的提升。

2、組合型微波爐的測(cè)試方法

IEC 60705:2014 將微波爐只分為兩大類：微波爐以及組合型微波爐，而對(duì)于具備其它發(fā)熱功能的組合型微波爐沒有詳細(xì)的區(qū)分，對(duì)其所要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目也只進(jìn)行了粗略的劃分。其不合理處在于：一個(gè)具有上發(fā)熱管的組合型微波爐與一個(gè)具備熱風(fēng)對(duì)流功能的組合型微波爐以及具備蒸汽功能的組合型微波爐有完全相同的試驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于一個(gè)蛋糕試驗(yàn)，如蒸汽功能的微波爐也要進(jìn)行這個(gè)試驗(yàn)，顯然是無法鑒別蒸汽功能的優(yōu)劣。這也顯示出只區(qū)分微波爐與組合型微波爐是不夠的。因此，新版標(biāo)準(zhǔn)將組合型微波爐進(jìn)行了詳細(xì)的區(qū)分：

（1）帶有上發(fā)熱管的組合型微波爐（這個(gè)概念首次引入）

（2）帶有強(qiáng)制空氣循環(huán)或熱風(fēng)對(duì)流功能的組合型微波爐

（3）帶有熱蒸汽功能的組合型微波爐

（4）帶有蒸汽功能的組合型微波爐

這樣，不同類型的組合型微波爐需要進(jìn)行不同的試驗(yàn)項(xiàng)目，而不是所有組合型微波爐只做同一類試驗(yàn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)中用于規(guī)定不同類型微波爐試驗(yàn)項(xiàng)目的表1 相應(yīng)也進(jìn)行了較大修訂，這也是本次重要的修訂項(xiàng)目之一。

3、多杯試驗(yàn)用杯的規(guī)格

IEC 60705:2014 在細(xì)節(jié)上還存在一些缺陷。例如，圖1 是10.3 條多杯試驗(yàn)中所用的杯子（cup）的尺寸規(guī)格：

圖1 多杯試驗(yàn)所用杯子的尺寸規(guī)格

首先，試驗(yàn)所用的容器是玻璃制的燒杯，不是喝茶用的茶杯。所以，“cup”這個(gè)詞用得很不準(zhǔn)確, 新版標(biāo)準(zhǔn)一律將其改為“beaker”。

其次，圖中的尺寸要求“d ≥ 40”以及“D ≤ 70”也是很不完善的。如果當(dāng)“d ”大于“D ”時(shí)，將出現(xiàn)一個(gè)下大上小的窄口容器。根據(jù)我們大量的試驗(yàn)證明，不同形狀的燒杯對(duì)這個(gè)試驗(yàn)的最終結(jié)果將產(chǎn)生顯著的影響，特別當(dāng)容器的形狀出現(xiàn)類似的窄口形狀時(shí)，對(duì)測(cè)試的結(jié)果影響最大。因此，規(guī)范燒杯的形狀，縮小它的變化范圍，即會(huì)大大降低試驗(yàn)的不確定度。于是，新版標(biāo)準(zhǔn)的燒杯形狀的規(guī)范如圖2 所示：

圖2 新版標(biāo)準(zhǔn)燒杯形狀規(guī)范

這樣限定了燒杯的形狀為圖示的倒梯形，或者為圓柱形，不會(huì)出現(xiàn)下大上小的錐形結(jié)構(gòu)，大大降低了測(cè)試的不確定度。

4、需要繼續(xù)研究的問題

在本文第一部分提及的有關(guān)輸出功率計(jì)算的公示中，分子中的0.55·mc (T1-TA )其實(shí)是一個(gè)修正項(xiàng)，應(yīng)盡可能的使其減小。上文已指出當(dāng)T1 與TA 非常接近甚至完全相等時(shí)，0.55·mc(T1-TA )將變得更小甚至為零。同時(shí)，當(dāng)T1 與 TA 充分接近時(shí)，有利于試驗(yàn)過程中水負(fù)載加熱后不會(huì)與環(huán)境溫度之間發(fā)生熱交換，影響T 1 的測(cè)量準(zhǔn)確度，這樣更能切實(shí)反映真實(shí)的微波爐加熱能力。那么實(shí)際的試驗(yàn)過程中如何讓T1 與TA盡量接近呢？可以考慮調(diào)整T1 和TA 的取值范圍。

在目前標(biāo)準(zhǔn)6.3 中，規(guī)定第8 章、14 章以及15 章的試驗(yàn)需在室溫23℃ ±2 ℃的環(huán)境下進(jìn)行。而目前的第8 章中指出，T 1 的范圍在20℃ ±2 ℃。即:

T1 ： 20℃ ±2 ℃ 取值范圍：18 19 20 21 22

TA ： 23℃ ±2 ℃ 取值范圍： 21 22 23 24 25

可以看出，T1 與 TA 的交匯區(qū)間在21℃ ~22 ℃之間。我們暫且取21.5℃作為它們的最佳交匯點(diǎn)。

目前標(biāo)準(zhǔn)的問題是T1 和TA 取值范圍過大，如T 1 僅為18 ℃也是合乎標(biāo)準(zhǔn)的，而此時(shí)的環(huán)境溫度TA 達(dá)到25 ℃ 也同樣合乎標(biāo)準(zhǔn)要求。但是T1 與 T A 的差值將達(dá)到7 ℃ 之多，加熱后的水容易吸收環(huán)境的熱量而升高溫度，造成T1 的讀取值產(chǎn)生較大的偏差。

因此可以考慮將6.3 中對(duì)于第8 章試驗(yàn)環(huán)境溫度的規(guī)定改為23 ℃ 0-2℃，將第8 章中的最終水溫T1改為20 ℃ 0+2℃，并且建議這兩個(gè)溫度都能最終接近21.5 ℃。

5、結(jié)語

通過對(duì)IEC 60705 的深入研究，中國此次提出的系列國際標(biāo)準(zhǔn)提案在輸入功率、組合型微波爐測(cè)試方法、多杯試驗(yàn)等方面完善了國際標(biāo)準(zhǔn)，大大提升了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重現(xiàn)性。由于篇幅所限，本文對(duì)系列提案中所包含的對(duì)于微波爐定義、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一用詞等其他修改內(nèi)容暫未提及。同時(shí)，我們對(duì)于進(jìn)一步完善輸入功率等相關(guān)測(cè)試方法的研究正在進(jìn)行中，希望會(huì)在未來繼續(xù)對(duì)IEC 60705 國際標(biāo)準(zhǔn)的修訂完善提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]IEC 60705 Household microwave oven – Method for measuring performance[S].

來源：健康家電