Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,微波简介,定义,波长很短的电磁波具体指从1m到1cm的电磁波分类,分米波（波长从1m到10cm）,厘米波（波长从10cm 到1cm）,毫米波（波长从1cm到10mm）,亚毫米波（波长从1mm到红外线）,特点,在微波段，不论从理论上还是从技术上都与低频和射频电路迥然不同微波的产生,一、微波谐振腔的原理,在低频电路中电磁振荡是靠由电感L和电容C组成的振荡回路在外电路提供的能量激发下产生的振荡频率为,要产生f9MHz的微波，L0.016,H，C0.02pF，,一般电路元件的分布参数远比振荡回路所需之LC值大！,“谐振腔”是空心金属圆柱体,电场全部集中在空腔内部，没有辐射损失,作为高频电路的空腔内表面积大增，电阻损 耗很小,“谐振腔”,理想的微波振荡回路,反射式速调管振荡器工作原理,电子枪,谐振腔,反射极,“制动空间”,速调管的构造示意图,速调管的工作过程,阴极,发射电子,谐振腔（阳极）,调制电子速度,在腔中激起感应电流，在上下栅网间产生交变电场，这个交变电场对穿越电子进行速度调制,把密度均匀的电子流变成疏密相间的电子团,控制电子团返回谐振腔的时机,调制电子密度,反射极（负电位）,微 波 传 感 器,微波作为一种电磁波，具有电磁波的所有性质,微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置,微波传感器是一种新型非接触式测量传感器,微波是波长为1 mm1 m的电磁波，可以细分为三个波段。
10.2.1 微波传感器的原理和组成,微波特点：,需要定向辐射装置；,遇到障碍物容易反射；,绕射能力差；,传输特性好，传输过程中受烟雾、灰尘等的影响较小；,介质对微波的吸收大小与介质介电常数成正比，如水对微波的吸收作用最强微波传感器的测量原理及分类,原理：由发射天线发出微波，此波遇到被测物体时将被吸收或反射，使微波功率发生变化若利用接收天线，接收到通过被测物体或由被测物体反射回来的微波，并将它转换为电信号，再经过信号调理电路，即可以显示出被测量，实现了微波检测分类：分为反射式和遮断式两类1.反射式微波传感器,反射式微波传感器是通过,检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔,来测量被测量的通常它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数2.遮断式微波传感器,遮断式微波传感器是通过,检测接收天线收到的微波功率大小,来判断发射天线与接收天线之间有无被测物体或被测物体的厚度、含水量等参数的微波传感器的组成,微波传感器通常由微波发生器（即微波振荡器）、微波天线及微波检测器三部分组成1.微波发生器,是产生微波的装置由于微波波长很短，即频率很高（300 MHz300 GHz），要求振荡回路中具有非常微小的电感与电容，因此不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。
构成微波振荡器的器件有,调速管、磁控管,或,某些固态器件,，小型微波振荡器也可以采用,体效应管,2、,微波天线,由微波振荡器产生的振荡信号通过天线发射出去为了使发射的微波具有尖锐的方向性，天线要具有特殊的结构常用的天线有喇叭形、抛物面形、介质天线与隙缝天线等喇叭形天线结构简单，制造方便，可以看作是波导管的延续喇叭形天线在波导管与空间之间起匹配作用，可以获得最大能量输出抛物面天线使微波发射方向性得到改善常用的微波天线,扇形喇叭天线;(b)圆锥形喇叭天线;,(c)旋转抛物面天线;(d)抛物柱面天线,3.微波检测器,电磁波作为空间的微小电场变动而传播，所以使用电流-电压特性呈现非线性的电子元件作为探测它的敏感探头与其它传感器相比，敏感探头在其工作频率范围内必须有足够快的响应速度作为非线性的电子元件可用种类较多（半导体PN结元件、隧道结元件等），根据使用情形选用微波传感器的特点,一种新型的非接触传感器有极宽的频谱（波长=1.0 mm1.0m）可供选用，可根据被测对象的特点选择不同的测量频率；,在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以及高、低温环境中对检测信号的传播影响极小，因此可以在恶劣环境下工作；,时间常数小，反应速度快，可以进行动态检测与实时处理，便于自动控制；,测量信号本身就是电信号，无须进行非电量的转换，从而简化了传感器与微处理器间的接口。
传输距离远，便于实现遥测和遥控；,微波无显著辐射公害缺点：微波传感器存在的主要问题是,零点漂移和标定,尚未得到很好的解决其次，测量环境对测量结果影响大，如温度、气压、取样位置等微波传感器的应用,微波液位计,微波湿度传感器,水分子是极性分子当微波场中有水分子时，偶极子受场的作用而反复取向，不断从电场中得到能量（储能），又不断释放能量（放能），前者表现为微波信号的相移，后者表现为微波衰减这个特性可用水分子自身介电常数,来表征，即,=+,与不仅与材料有关，还与测试信号频率有关,所有极性分子均有此特性一般干燥的物体，其在15范围内，而水的则高达64，因此如果材料中含有少量水分子时，其复合将显著上升，也有类似性质使用微波传感器，测量干燥物体与含一定水分的潮湿物体所引起的微波信号的相移与衰减量，就可以换算出物体的含水量酒精含水量测量仪框图,微波辐射计（温度传感器）,任何物体，当它的温度高于环境温度时，都能够向外辐射热能微波辐射计能测量对象的温度普朗克公式在微波领域可近似为,微波温度传感器原理框图,微波温度传感器最有价值的应用是微波遥测，将它装在航天器上，可以遥测大气对流层的状况，可以进行大地测量与探矿，可以遥测水质污染程度，确定水域范围，判断植物品种等。
微波无损检测仪,微波物位计,微波定位传感器,微波多普勒传感器,微波测定移动物体的速度和距离是利用雷达能动地将电波发射到对象物，并接受返回的反射波的能动型传感器若对在距离发射天线为,r,的位置上以相对速度,v,运动的物体发射微波，则由于多卜勒效应，反射波的频率发生偏移，如下式所示：,式中,f,d,是多卜勒频率,当物体靠近靶时,多卜勒频率,f,d,为正；远离靶时，,f,d,为负输入接收机的反射波的电压可用下式表示：,因此，根据测量到的差拍信号频率，可测定相对速度但是，用此方法不能测定距离为此考虑发射波长（频率）稍有不同的两个电波,1,和,2,，这两个波的反射波的多卜勒频率也稍有不同若测定这两个多卜勒输出信号成分的相位差为,，则可求出距离r：,1，声发射检测传感器,（,玻璃破裂传感器,）,材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称声发射各种材料声发射频率范围很宽，从次声、声频到超声多数金属的声发射频带在超声范围内其它类型的传感器,案例：材料断裂等结构监测,2，生物传感器,热/光,电量,微生物/酶等,敏感元件,生物传感器与其它传感器是检测对象中含生命物质根据敏感物质不同,生物传感器分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。
2、环境监测,3.医学,应用领域,1、发酵工业(,食品,),血糖乳酸测定流程,体育上耐力训练,德国研发的环境废水BOD分析仪,手掌型葡萄糖(glucose)分析仪,工厂发酵车间化验,员正在分析样品,发酵工厂谷氨酸-葡萄糖分析,智能传感器,传感器一般指能够感知某种物理量（如电、光、磁等）、化学量（如浓度、PH值等）、生物量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电信息的装置智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有认知能力嵌入式计算机,智能,倾角RS232,传感器,IC总线数字温度传感器,振动网络传感器,智能压力网络传感器,内容总结,微波简介把密度均匀的电子流变成疏密相间的电子团微波作为一种电磁波，具有电磁波的所有性质微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置传输特性好，传输过程中受烟雾、灰尘等的影响较小通常它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固态器件，小型微波振荡器也可以采用体效应管电磁波作为空间的微小电场变动而传播，所以使用电流-电压特性呈现非线性的电子元件作为探测它的敏感探头。
作为非线性的电子元件可用种类较多（半导体PN结元件、隧道结元件等），根据使用情形选用缺点：微波传感器存在的主要问题是零点漂移和标定尚未得到很好的解决与不仅与材料有关，还与测试信号频率有关,所有极性分子均有此特性微波测定移动物体的速度和距离是利用雷达能动地将电波发射到对象物，并接受返回的反射波的能动型传感器输入接收机的反射波的电压可用下式表示：智能压力网络传感器,。
