波式传感器 微波传感器 微波传感器

2. 微波传感器的工作原理及分类
与一般传感器不同，微波传感器的敏感元件可以认为是一个微波场。它的其他部分可视为一个转换 器和接收器，如下图所示。
微波源 Microwave
Source
转换器 Transduc
er
接收器 Receiver
微波传感器的构成
转换器可以是一个微波场的有限空间，被测物即出于其中。如果MS与 T合二为一，称之为有源微波传感器；如果MS与R合二为一，则称其为 自振式微波传感器。
3. 微波传感器的应用
➢ 任何物体，当它的温度高于环境温度时，都将向外辐射热量。当辐射热到达接收机输入端口时，若仍然 高于基准温度（或室温），在接收机的输出端将有信号输出，这就是辐射计或噪声温度接收机的基本原 理。
➢ 右图是微波温度传感器的原理方框图。其中Tin 为输入温度（被测温度）；Tc为基准温度；C为环 行器；BPF为带通滤波器；LNA为低噪声放大器；M 为混频器；LO为本机振荡器。这个传感器的关键部 件是低噪声放大器，它决定了传感器的灵敏度。
酒精含水量测量仪器
3. 微波传感器的应用 ➢ 微波液位计原理如下图所示。相距为S的发射天线与接收天线，相互构成一定角度，波长为λ的
微波从被测液面反射后进入接收天线。 ➢ 当发射功率、波长、增益均恒定时，只要测出接收功率，就可得到被测液面的高度。
微波液位计
3. 微波传感器的应用
微波物位计的原理如右图所示。当被测 物体位置较低时，发射天线发射的微波束全 部由接收天线接收，经检波、放大与定电压 比较之后发出物体位置正常信号。当被测物 体位置升高到天线所在高度时，微波束部分 被物体吸收，部分被反射，接收天线接收到 的微波功率相应减弱，经检波、放大、与定 电压比较，低于定电压值，微波物位计就发 出被测物体位置高出设定物位信号。
微波温度传感器原理方框图
3. 微波传感器的应用
下图为微波定位传感器的原理图。微波源（MS）发射的微波经环行器（C）从天线 发射出微波信号。当物料远离小孔（O）时，反射信号很小；当物料移近小孔时，反射 信号突然增大，该信号进入转换器（T）变换为电压信号，然后送显示器D显示出来。也 可以将此信号送至控制器控制执行器工作，使物料停止运动或加速运动。
可定向辐射，空间直线传输。 遇到各种障碍易于反射。 绕射能力差。 传输特性好，传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强光等影响很小。 介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强。 由于微波有以上特性，被广泛用于液位、物位、厚度及含水量的测量。
课程内容
1.微波的性质与特点 2.微波传感器的工作原理及分类 3.微波传感器的应用
6.2 微波传感器
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1.微波的性质与特点 2.微波传感器的工作原理及分类 3.微波传感器的应用
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1.微波的性质与特点 2.微波传感器的工作原理及分类 3.微波传感器的应用
1. 微波的性质与特点
微波是波长为１～1000mm、频率300MHz～300GHz的电磁波。它既有电磁波的特性，又与普通的 无线电波及光波不同。微波具有以下特点：
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1.微波的性质与特点 2.微波传感器的工作原理及分类 3.微波传感器的应用
3. 微波传感器的应用 下图给出了一台测量酒精含水量的仪器框图，其中，MS产生的微波功率经分功器分成两路，再
经过相同的衰减器A1，A2后分别注入到两个完全相同的传输线转换器T1、T2中。其中T1放置无水酒精， T2放置被测样品。相位与衰减测定仪（PT、AT）分别反复接通两路，自动记录与显示它们之间的相 位差与衰减差，从而确定出样品酒精的含水量。应该指出，对于颗粒状物料，由于其形状各异、装 料不均等影响，测量其含水量时，对微波传感器要求不高。
2. 微波传感器的工作原理及分类
微波传感器就是指利用微波特性来检测一些非电量的器件和装置。 其原理是：由发射天线发射出微波，当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或由被测物反射回来的微波，将它转换成电信号，再 经过信号调理电路后，即能显示出被测量，这就是微波检测过程。根据上述原理，微波传感 器可分为如下两类。
2. 微波传感器的工作原理及分类
根据上述原理，微波传感器可分为如下两类。 （1）反射式微波传感器
反射式微波传感器就是指通过检测被测物反射回来的微波功率的大小或经过的时间间隔 来测量被测物的位置、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接收到的微波功率的大小，来判断发射天线与被 测天线之间有无被测物或被测物的位置与含水量等参数。
微波物位计
Байду номын сангаас
3. 微波传感器的应用
➢ 微波测厚仪原理如下图所示。这种测厚仪是利用微波在传播过程中遇到被测物金属表面被反射， 且反射波的波长与速度都不变的特性进行厚度测量的。
➢ 在被测金属物体上下两表面各安装一个终端器。微波信号源发出的微波，经过环行器A，经上传 输波导管传输到上终端器，由上终端器发射到被测金属物体的上表面上，微波在这个表面被全 反射后又回到上终端器，再经传输导管、环行器A、下传输波导管传输到下终端器。由下终端器 发射到被测金属物体的下表面上，微波在这个表面被全反射后又回到下终端器，再经过传输波 导管回到环行器A。因此被测物的厚度与微波传输过程中的行程长度有密切关系。当被测物厚度 增加时，微波传输的行程长度便减小。