冷冻肉作为国家战略储备资源的一种,在市场上一直占有一定的份额,而冷冻肉在使用之前必须经过解冻。传统的解冻手段如空气解冻、水解冻存在解冻速率慢、质量损失严重、易发生微生物感染等问题,而微波解冻则存在严重的解冻不均。射频解冻与微波解冻原理相似,都是依靠电磁场使冻品内部极性分子相互作用产生热量,但是其波长更长穿透深度更大,因而能够兼顾解冻速率和解冻均匀性,同时还更易于控制,能够有效避免解冻过程中的品质下降等问题。为进一步研究射频解冻机理和外部因素对解冻效果的影响,本文基于有效比热法将解冻过程中的材料属性变化拟合为分段函数,然后利用有限元仿真模拟软件建立了静电场-热传导双向耦合模型,分析冷冻猪肉位置、电极板之间距离和电压波形对解冻结果的影响。结果表明:极板之间距离越大,解冻速度越慢,解冻完成后冻肉温度分布越均匀,极板之间距离与解冻速度呈非线性关系;电压波形为方波时,解冻速率较快但温度均匀性较差,过热区域集中在冻肉中部,施加电压为正弦波电压时,过热区域集中在冻肉拐角和棱上;冻肉位于极板中间比位于下极板时解冻速率更高,解冻均匀性更好。根据仿真结果,冷冻猪肉放置在上下极板中央、电压波形为正弦波、极板之间的距离为7.5 cm时解冻效果最好。解冻过程中冻肉材料属性的实时改变使得负载阻抗也在随时变化,这就对射频电源有了更高的要求,基于此本文设计了一种频率、功率和输出阻抗均可以自动调整的中等功率射频电源。射频信号源采用直接数字频率合成(DDS)技术,可利用控制系统实现最小0.04Hz的频率调整,射频信号经低通滤波后进入放大电路,在放大电路的输入端串联一个变阻器从而通过调节输入信号的大小实现功率调节,放大后的信号经过自动阻抗匹配网络施加到负载,自动阻抗匹配网络采用双定向耦合器监测信号传输线上的入射信号及反射信号,处理后传送到单片机,单片机根据结果通过阻抗匹配算法找到最佳阻抗点,进而通过控制电机的旋转角度改变网络中的元件值,从而实现阻抗的自动匹配。