《微波检测技术》PPT课件

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1、第四章微波检测技术微波检测的基础知识微波测湿技术微波多普勒测速技术微波测量厚度微波测量物位微波无损检测技术其他微波的检测应用第一节     微波检测的基础知识一、微波的定义及其特点通常将波长在0.001-1m，频率从300M—300GM范围内的电磁波称为微波。其特点为：(1)定向传播。(2)准光学特性。(3)传输特性好。(4)介质对微波吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强。二、微波的有关概念微波技术中主要的性能指标是频率、波长、功率、驻波比、反射系数等。微波波段常用的仪器是功率计、频率计、波长表等。1．波长与波速一个周期T内，电磁波所走的路程称为波长，用λ表示。电

2、磁波是按一定速度传播的，电磁波每秒钟所行的距离称为波速，用字母υ代表；波速与波长、周期关系：λ=T*υ或λ=υ/f2．行波和驻波由信号源产生的电磁被，波峰随着时间的推移向前不断运动。这种不断向前行进的波称为行波。电磁波遇到障碍或不连续的地方会产生反射波，反射波与人射波的传输方向相反，这两种波彼此干涉，结果使得在传输方向上的某些地方起伏程度总是最大，而在另一些地方总是最小，合成波的最大与最小波幅驻在那里不动．故称为驻波。驻波的最小点称为波节点．振幅最大点称为波腹点。在微波传输中，要尽量避免驻波的产生。三、微波振荡器与微波天线微波电路中需要注意的问题就是微波电路是高颜电路，它与低频

3、电路分析和处理时最大的区别就是元件连接线之间的分市参数是不能忽略的。在微波电路中这些分布参数有分布电容、分布电感、分布电导，分布电容存储部分电场能量，分布电感存储部分磁场能量，分布电导则消耗电磁能量。微波振荡器微波是用微波振荡器产生的。由于微波的波长很短，所以它的振荡频率f很高(300Mh—300GHZ)，为了得到很高的频率f，振荡回路的电感L和电容C就要很小，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速调管、磁控管和某些固体元件，小型的微波振荡器也可采用体效应管。发射天线微波振荡器产生的振荡信号要用波导管引到发射天线(波长为10cm以上可用同轴电缆)

4、发射出去。波导管通常是截面为圆形或矩形的金属管，微波就在管内传播。波导壁起了屏蔽作用，它强迫电磁波沿着波导移动。为了保证发射的微波有很强的方向性，必须使用特殊结构的发射天线。常有的发射天线有喇叭形天线、抛物面天线、介质天线等。四、微波在捡测技术中的应用微波检测技术利用微波的定向辐射、反射特性及吸收特性等来检测某些物理量。选用的微波信号可以是连续波、脉冲波，也可以是调制波。信号的传输通路可以是传输线也可以是自由空间。四、微波在捡测技术中的应用1．利用微波的定向辐射特性进行测量2．利用微波的反射特性进行测量3．利用物质对微波的选择性吸收特性进行测量五、微波检测方法的优缺点微波检测方

5、法具有以下优点：(1)非接触测量。由于检测时不与对象接触．因此可对活体进行检测；(2)检测速度快、灵敏度高，可以进行动态检测与实时处理，便于自动控制。(3)不受恶劣检测环境的限制，可在高温、高压、放射性环境下进行检测。(4)输出信号可以方便地调制在载频信号上进行发射与接收，便于实现遥测与遥控。微波检测方法具有以下缺点：(1)利用这种检测方法在进行参数检测时，易受温度、气压、取样位置的影响，需要考虑补偿措施。(2)微波检测仪表的零点漂移和标定问题尚未很好解决。第二节微波测湿技术一、电介质的微波特性微波测湿的对象就是电介质。电介质的特性：1、电介质的极化2、介电常数二、微波测湿原理

6、水的介电常数比其他电介质的介电常数要大得多。因此，通过测量含水物质在微波场中的介电常数，便能间接测得该物质中含水量的多少。由于水的吸收损耗远较其他电介质大，所以，当微波功率通过物料时，其衰减量的大小将主要取决于物料中水分含量的多少，这就是衰减法微波测湿的原理。三、微波测湿技术的应用利用微波测量湿度或水分的方式基本上有三种类型。即空间波式、波导式和反射式。空间波式结构通常需用两个喇叭天线，分别置于被测物料的两侧，一个作为发射天线，另一个作为接收天线。被测物料从两个喇叭天线之间通过．物料对微波信号的衰减量与物料中的含水量有关。波导式结构是将被测物料放在波导管内进行测试。反射式结构通

7、常是将被测物料置于一个喇叭天线与一个金属反射器之间。从喇叭天线发射出来的微波束透过被测物料后，被金属反射器的表面反射回来．根据所接收到的回波信号，即可判定被测物料的含水量，如木板含水量的测量。1．煤中合水量的测量隔离器的作用是：只允许微波信号单向通过，这样可以避免后级对前级的干扰，保证了信号源的稳定性。精密衰减器的作用是用来校准初值，由于煤种的不同，各种煤种的含湿量初值差别很大，往往会超出仪器的测量范围。通过精密哀减器的校准，就可以保证仪器在较大的测量范围内有较高的精度。2．糖果含水量的测量