微波的波长
微波的波长
微波的波长微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量为1 99×l0 -25~1.99×10-22j.微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西,则会反射微波。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
二、选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。
介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。
由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。
物质不同,产生的热效果也不同。
水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。
而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。
因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。
另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类:半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管。
微波的波长
微波的波长微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量为1 99×l0 -25~1.99×10-22j.微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西,则会反射微波。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
二、选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。
介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。
由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。
物质不同,产生的热效果也不同。
水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。
而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。
因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。
另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类:半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管。
(整理)微波的波长
微波的波长微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量为1 99×l0 -25~ 1.99×10-22j.微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西,则会反射微波。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
二、选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。
介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。
由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。
物质不同,产生的热效果也不同。
水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。
而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。
因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。
另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类:半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管。
微波通信
微波通信| [<<][>>]微波通信(microwave communication)利用微波作为载波的一种重要的无线通信方式。
微波波长一般为1m至1mm(频率为300MHz~300GHz)。
微波既是一个很高的频率,同时也是一个很宽的波段。
目前研究微波通信所用的频段主要是L 波段(1.0~2.0GHz)、S波段(2.0~4.0GHz)、C 波段(4.0~8.0GHz)、X波段(8.0~12.4GHz)、Ku波段(12~18GHz)、K波段(18~27GHz)以及Ka 波段(27~40GHz)。
特点微被通信是微波和通信相结合的一门学科,是通信科学的一个分支,工作于微波波段。
微波波段具有很宽的频带,包括分米波、厘米波和毫米波,是现有的长波、中波和短波波段总和的约1000倍。
频带宽意味着信息容量大,这样宽的频带可以建立大容量的语言、文字、数据和图像等信息的传输线路。
由于微波频率高,它不受天电干扰和工业干扰以太阳黑子变化的影响。
因此,微波信道传输质量较高,通信稳定可靠。
由于微波通信与其他通信方式相似,同样具有信息采集、处理、变换、发送、传输,直至接收、检测、反变换、加工处理,并进行复接和交换等过程。
微波通信与其他波长较长的无线通信以及有线通信相比,能较方便地克服地形带来的障碍,有较大的灵活性,且建设投资和维护费用低,施工也较快。
组成一般微波通信系统是由天馈系统、发信机、收信机、多线复用设备以及用户终端设备等组成,如下图所示。
微波通信系统图天馈系统是用来发射、接收或转接微波信号的设备,由馈线、双工器及天线组成。
馈线主要用波导或同轴电缆。
微波天线的基本形式有喇叭天线、抛物面天线、喇叭抛物面天线和潜望镜天线等。
目前,常用的一种具有双反射器的抛物面天线,称做卡塞格伦天线。
发信机用于将基带信号转变成大功率的射频信号,主要由调制器、中频放大器、上变频器和射频功率放大器组成。
收信机用于将基带信号的射频信号转变成基带信号,主要由低噪声放大器、下变频器、中频放大器及解调器组成。
微波的特性研究
微波的特性研究【概述】1、微波波长从1m到0.1mm,其频率范围从300MHz~3000GHz,是无线电波中波长最短的电磁波。
微波波长介于一般无线电波与光波之间,因此微波有似光性,它不仅具有无线电波的性质,还具有光波的性质,即具有光的直射传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右,因此用微波进行波动实验将比光学方法更简便和直观。
2、DHMS-1型微波光学综合实验仪由X波段微波信号源提供DC12V电压给微波发射部分,其产生一定频率(8.8GHz-9.8GHz)的微波信号,通过幅度调节旋钮可以对其进行衰减,其中输出最大功率小于5mW。
接收部分采用精密的检波管把微波信号检测出来,通过放大处理后转化为电压信号(mV),最后由液晶显示器显示出来。
【实验目的】1、了解与学习微波产生的基本原理以及传播和接收等基本特性。
2、观测微波干涉、衍射、偏振等实验现象。
3、观测模拟晶体的微波布拉格衍射现象。
4、通过迈克耳逊实验测量微波波长。
【实验仪器与用具】DHMS-1型微波光学综合实验仪一套,包括:X波段微波信号源、微波发生器、发射喇叭、接收喇叭、微波检波器、检波信号数字显示器、可旋转载物平台和支架,以及实验用附件(反射板、分束板、单缝板、双缝板、晶体模型、读数机构等)。
【实验原理】一、微波的产生和接收图 1 微波产生的原理框图实验使用的微波发生器是采用电调制方法实现的,优点是应用灵活,参数调配方便,适用于多种微波实验,其工作原理框图见图1。
微波发生器内部有一个电压可调控制的VCO,用于产生一个4.4GHz-5.2GHz的信号,它的输出频率可以随输入电压的不同作相应改变,经过滤波器后取二次谐波8.8GHz-9.8GHz,经过衰减器作适当的衰减后,再放大,经过隔离器后,通过探针输出至波导口,再通过E面天线发射出去。
接收部分采用检波/数显一体化设计。
由E面喇叭天线接收微波信号,传给高灵敏度的检波管后转化为电信号,通过穿心电容送出检波电压,再通过A/D转换,由液晶显示器显示微波相对强度。
微波的屏蔽原理
微波的屏蔽原理微波的屏蔽原理是指通过一定的材料或结构来阻挡或减弱微波的传输。
微波是一种电磁波,波长在1mm到1m之间,频率在0.3GHz到300GHz之间。
它在通信、雷达、医疗、冶金等领域有广泛应用,但也会对人体和电子设备产生不良影响,所以需要对其进行屏蔽。
微波的屏蔽原理主要有吸收、反射和绕射三种方式。
一、吸收屏蔽原理:吸收屏蔽主要依靠材料对微波的能量进行吸收和转化。
常用的吸波材料有金属材料、碳基吸波材料和介质吸波材料等。
1.金属材料:金属是一种常见的微波屏蔽材料,特别是铁、钴、镍等铁磁性材料,其微波吸收能力较强。
金属能够吸收微波的原因是当微波通过金属时,电磁波的电场和磁场作用于自由电子上,从而使电子发生微小的振动,并把微波的能量转化为热能。
这种吸收作用能够有效地减弱和消除微波的传输和辐射。
2.碳基吸波材料:碳基吸波材料是利用碳纳米管、石墨烯等碳材料的导电性和共振特性吸收微波能量。
这些材料具有较高的吸波效果,在高频段有较好的屏蔽效果。
碳基吸波材料不仅能够吸收微波,还可以将其转化为热能,避免反射和传输。
3.介质吸波材料:介质吸波材料是一种具有介电特性的材料,它将微波能量转化为热能。
常用的介质吸波材料有橡胶、泡沫塑料、泡沫玻璃等。
这些材料的微观结构中包含很多孔洞和空隙,能够在微波的作用下形成多介质界面,从而使微波的传输受到阻碍并转化为热能。
二、反射屏蔽原理:反射屏蔽是指通过一定形状和材料的反射,使微波的传输方向偏离,达到屏蔽的目的。
常用的反射材料有金属反射层、铝板、铜板等。
1.金属反射层:金属反射层是采用高导电率的金属材料制成的,在微波入射时会发生反射,使微波能量沿着原来的方向传播。
金属反射层的工作原理是微波在金属材料表面遇到电导电子时,会产生电感耦合效应和引起电流的涡流效应,从而导致微波的反射。
2.铝板、铜板:铝板、铜板等金属材料在微波传输中具有较好的反射性能,可以将微波的传输方向改变。
同时,这些金属材料还可以在一定程度上吸收微波能量,起到双重屏蔽的作用。
微波辐射的原理
微波辐射的原理
微波辐射是指一种电磁波辐射,其波长范围通常是1毫米到1米。
微波辐射的原理主要涉及电磁波的传播与相互作用。
首先,微波辐射是由变化的电磁场所产生的。
当电磁波传播时,电场和磁场相互垂直,并以垂直传播的方式传递能量。
微波辐射的电场和磁场不断交替变化,形成一种电磁波的传播模式。
其次,微波辐射可以通过天线进行辐射和接收。
天线是一种特殊的导体结构,可以将电能和磁能转换为电磁波辐射,并从环境中接收到电磁波的能量。
天线在微波通信和雷达等领域中被广泛应用。
另外,微波辐射在传播过程中会与物质发生相互作用。
微波辐射与物质的相互作用取决于物质的性质和微波的频率。
一些物质对微波辐射具有吸收作用,吸收能量并发热。
因此,微波可以用于加热食物、杀菌和医疗治疗等方面。
而另一些物质对微波辐射具有反射作用,可用于雷达和遥感等应用中。
总体来说,微波辐射的原理是基于电磁波的传播与相互作用。
通过天线的传输和接收,微波辐射在各个领域有着广泛的应用。
长波中波短波超短波和微波
长波、中波、短波、超短波和微波长波:指频率为100~300KHz,相应波长为3~1km范围内的电磁波;中波:指频率为300KHz~3MHz,相应波长为1km~100m范围内的电磁波;短波:指频率为3~3MHz,相应波长为100~10m范围内的电磁波;超短波:指频率为30~300MHz,相应波长为10~1m范围内的电磁波;微波:指频率为300MHz~300GHz,相应波长为1m~1mm范围内的电磁波;混合波段:指长、中、短波、超短波和微波中有两种或两种以上波段混合在一起的电磁波;长波的传播主要是靠地面波和经电离层折回的天空波来进行的,它的传播距离由发射机的功率和地面情况所决定,一般不超过3000公里;主要用作无线电导航,标准频率和时间的广播以及电报通信等;中波靠地面波和天空波两种方式进行传播;在传播过程中,地面波和天空波同时存在,有时会给接收造成困难,故传输距离不会很远,一般为几百公里;主要用作近距离本地无线电广播、海上通信,无线电导航及飞机上的通信等;短波的传播主要靠天空波来进行的,它能以很小的功率借助天空波传送到很远的距离;主要是远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上和航空通信等;超短波,又叫米波或甚高频无线电波;主要传播方式是直射波传播,传播距离不远,一般为几十公里;主要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等;微波;主要是直射波传播;微波的天线辐射波束可做得很窄,因而天线的增益较高,有利于定向传播;又因频率高,信道容量大,应用的范围也很广;主要用作定点及移动通信、导航;雷达定位测速、卫星通信、中继通信、气象以及射电天文学等方面;我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波波长1000米以上,中波波长100-1000米,短波波长10-100米,超短波和微波波长为10米以下等等.各个波段的传播特点如下:1.长波传播的特点由于长波的波长很长,地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略.在通信距离小于300km时,到达接收点的电波,基本上是表面波.长波穿入电离层的深度很浅,受电离层变化的影响很小,电离层对长波的吸收也不大.因而长波的传播比较稳定.虽然长波通信在接收点的场强相当稳定,但是它有两个重要的缺点:①由于表面波衰减慢,发射台发出的表面波对其他接受台干扰很强烈.②天电干扰对长波的接收影响严重,特别是雷雨较多的夏季.2.中波传播的特点中波能以表面波或天波的形式传播,这一点和长波一样.但长波穿入电离层极浅,在电离层的下界面即能反射.中波较长波频率高,故需要在比较深入的电离层处才能发生反射.波长在3000-2000米的无线电通信,用无线或表面波传播,接收场强都很稳定,可用以完成可靠的通信,如船舶通信与导航等.波长在2000-200m的中短波主要用于广播,故此波段又称广播波段.3.短波传播的特点与长,中波一样,短波可以靠表面波和天波传播.由于短波频率较高,地面吸收较强,用表面波传播时,衰减很快,在一般情况下,短波的表面波传播的距离只有几十公里,不适合作远距离通信和广播之用.与表面波相反,频率增高,天波在电离层中的损耗却减小.因此可利用电离层对天波的一次或多次反射,进行远距离无线电通信.4.超短波和微波传播的特点超短波,微波的频率很高,表面波衰减很大;电波穿入电离层很深,甚至不能反射回来,所以超短波,微波一般不用表面波,天波的传播方式,而只能用空间波,散射波和穿透外层空间的传播方式.超短波,微波,由于他们的频带很宽,因此应用很广.超短波广泛应用于电视,调频广播,雷达等方面.利用微波通信时,可同时传送几千路电话或几套电视节目而互不干扰.超短波和微波在传播特点上有一些差别,但基本上是相同的,主要是在低空大气层做视距传播.因此,为了增大通信距离,一般把天线架高.长波包括超长波是指频率为300kHz以下的无线电波;由于大气层中的电离层对长波有强烈的吸收作用,长波主要靠沿着地球表面的地波传播,其传播损耗小,绕射能力强;频率低于30kHz的超长波,能绕地球作环球传播;长波传播时,具有传播稳定,受核爆炸、大气骚动影响小等优点;在海水和土壤中传播,吸收损耗也较小;由于长波需要庞大的天线设备,我国广播电台没有采用长波LW波段,主要用于对潜艇的通信和远洋航行的舰艇通信等;所以,国产收音机一般都没有长波LW波段;中波是指频率为300kHz~3MHz的无线电波;它可以靠电离层反射的天波形式传播,也可靠沿地球表面的地波形式传播;白天,由于电离层的吸收作用大,天波不能作有效地反射,主要靠地波传播;但地面对中波的吸收比长波强,而且中波绕射能力比长波差,传播距离比长波短;对于中等功率的广播电台,中波可以传播300km左右;晚上,电离层的吸收作用减小,可大大增加传播距离;无线电广播中的中波MW频率范围我国规定为535~1605kHz,所以国产收音机的中波MW接收频率范围为535~1605kHz;短波是指频率为3~30MHz的无线电波;短波的波长短,沿地球表面传播的地波绕射能力差,传播的有效距离短;短波以天波形式传播时,在电离层中所受到的吸收作用小,有利于电离层的反射;经过一次反射可以得到100~4000 km的跳跃距离;经过电离层和大地的几次连续反射,传播的距离更远;无线广播中的短波SW频率范围我国规定为2~24MHz,有的收音机又把短波波段划分为短波1SW1、短波2SW2……超短波是指波长为1~10m频率为30~300MHz的无线电波;它的频率很高,波长很短,绕射能力很弱,地面上不大的障碍物,对它都有较大影响,地的吸收能力也很强,一般不适于地波方式传播;由于超短波的频率高,电离层无法反射,所以也不适于天波方式传播;超短波主要靠空间波方式传播;空间波一般是由直射波和地面反射波组成的,它的最大传播距离为视线距离;当考虑大气折射时,实际有效传播距离d是可以计算的,所以,使用超短波段的广播电视和调频立体声广播,传播距离有限,一般只有几十km,为增加其传播距离,可采取架高发射、接收天线和接力通信等措施;微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米不含1米到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波的统称;微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”;微波作为一种电磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量为1 99×l0 -25~1.99×10-22j.。
各电磁波的波长
各电磁波的波长
电磁波是一种能量传播的方式,包括很多不同波长的波。
以下是一些常见电磁波的波长范围:
- 射线波段:波长范围从10^(-12)米到10^(-8)米,包括伽马射线、X射线和紫外线。
- 可见光波段:波长范围从400纳米到700纳米,包括紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色光。
- 红外线波段:波长范围从700纳米到1毫米,包括近红外、中红外和远红外。
- 微波波段:波长范围从1毫米到1米,包括微波炉使用的微波。
- 无线电波段:波长范围从1米到100千米以上,包括广播、电视、通信和雷达等。
这只是一些常见的电磁波段,波长范围可能会有所不同。
希望这能回答您的问题!。
非电离辐射波长
非电离辐射波长
非电离辐射是指能量不足以将原子或分子中的电子从原子或分子中取出的辐射。
非电离辐射的波长范围很广,包括无线电波、微波、红外线、可见光等。
具体的波长范围如下所示:
- 无线电波:波长大于1毫米;
- 微波:波长介于1毫米到1米之间;
- 红外线:波长介于700纳米到1毫米之间;
- 可见光:波长介于380纳米到700纳米之间;
- 紫外线:波长介于10纳米到380纳米之间。
需要注意的是,尽管这些辐射不具有足够的能量将电子从原子或分子中取出,但仍能对物质产生一定的影响,如加热、光化学反应等。
微波分米波的波长
微波分米波的波长
微波和分米波是电磁波的一种,它们的波长分别在1毫米到1米和1厘米到10厘米之间。
这两种波长的电磁波在通信、雷达、卫星通信、医学和科学研究等领域都有广泛的应用。
微波的波长较短,能够穿透云层和雾气,因此在天气预报和雷达探测中有着重要的作用。
微波还可以用于热食物,因为它们能够被水分子吸收,从而使食物加热。
微波炉就是利用这个原理来加热食物的。
分米波的波长比微波稍长,因此在通信和卫星通信中有着广泛的应用。
分米波的信号能够穿透建筑物和障碍物,因此在城市中使用分米波通信可以获得更好的信号质量。
此外,分米波还可以用于医学成像,如MRI(磁共振成像)和CT(计算机断层扫描)等。
除了以上应用,微波和分米波还可以用于科学研究。
例如,微波可以用于研究宇宙背景辐射,这是宇宙中最早的辐射,可以提供宇宙的起源和演化的信息。
分米波则可以用于研究宇宙微波背景辐射,这是宇宙中最早的光线,可以提供宇宙的演化和结构的信息。
微波和分米波的波长虽然不同,但它们在通信、雷达、卫星通信、医学和科学研究等领域都有着广泛的应用。
随着技术的不断发展,它们的应用领域还将不断扩大。
微波信号波长
微波信号波长
微波信号波长是指在微波频段中的电磁波的波长。
微波频段通常指的是3千兆赫兹(GHz)到300千兆赫兹(GHz)之间的频段。
与其他频段相比,微波频段具有更短的波长。
微波信号波长通常用来传输无线通信、雷达、卫星通信等应用。
在微波频段中,不同频率的信号具有不同的波长。
波长可以通过速度(V)除以频率(f)来计算,即波长(λ)等于速度(V)除以频率(f)。
根据该公式,我们可以得到不同频率下的微波信号波长。
由于微波信号波长与具体频率之间的关系,不同应用场景中的微波信号波长也会有所不同。
在雷达中使用的微波信号通常具有较短的波长,以提供更高的分辨率和精度。
而在卫星通信中使用的微波信号通常具有较长的波长,以便穿透大气层和传播较远的距离。
微波信号波长的研究和应用对于无线通信和雷达技术的发展具有重要意义。
通过深入了解微波信号波长的特性和行为,我们可以更好地设计和优化微波通信系统,以提供更高的性能和可靠性。
对微波信号波长的研究也有助于推动尖端技术的发展,例如5G通信和毫米波通信等。
在未来,随着技术的不断进步和创新,微波信号波长将继续发挥重要作用,推动通信和雷达领域的发展。
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微波的波长微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性•微波量子的能量为 1 99X 10-25 〜1. 99 X 10-22j.微波的性质微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西,则会反射微波。
一、穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
二、选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。
介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。
由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。
物质不同,产生的热效果也不同。
水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。
而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。
因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
三、热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。
另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在“余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
微波的产生微波能通常由直流电或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种,但主要分为两大类:半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件,或称之为电子管。
在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速战速调管、微波三、四极管、行波管等。
在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。
微波的热效应微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响.热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热;体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量;一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加. 如果生物体组织吸收的微波能量较少,它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外.如果微波功率很强,生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量,则引起该部位体温升高.局部组织温度升高将产生一系列生理反应,如使局部血管扩张,并通过热调节系统使血循环加速,组织代谢增强,白细胞吞噬作用增强,促进病理产物的吸收和消散等.微波的非热效应微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应,如电效应、磁效应及化学效应等.在微波电磁场的作用下,生物体内的一些分子将会产生变形和振动,使细胞膜功能受到影响,使细胞膜内外液体的电状况发生变化,引起生物作用的改变,进而可影响中枢神经系统等.微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律,会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍.对微波的非热效应,人们还了解的不很多.当生物体受强功率微波照射时,热效应是主要的(一般认为,功率密度在在10mW / cm2者多产生微热效应.且频率越高产生热效应的阈强度越低);长期的低功率密度(1 m W / cm2以下)微波辐射主要引起非热效应.微波加热的原理微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波,被加热介质物料中的水分子是极性分子。
它在快速变化的高频点磁场作用下,其极性取向将随着外电场的变化而变化。
造成分子的运动秀相互摩擦效应,此时微波场的场能转化为介质内的热能,使物料温度升高,产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
微波杀菌的机理微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果。
微波对细菌的热效应是使蛋白质变化,使细菌失去营养,繁殖和生存的条件而死亡。
微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布,影响细胞膜周围电子和离子浓度,从而改变细胞膜的通透性能,细菌因此营养不良,不能正常新陈代谢,细胞结构功能紊乱,生长发育受到抑制而死亡。
此外,微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸[RNA]和脱氧核糖核酸[DNA],是由若干氢键松弛,断裂和重组,从而诱发遗传基因突变,或染色体畸变甚至断裂。
微波是一种高频率的电磁波,其频率范围约在300〜300 000MHz(相应的波长为100〜0. 1cm)在300MHz至300GHz之间.它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量为1 99X10 -25〜 1 . 99X10-22j .它与生物组织的相互作用主要表现为热效应和非热效应。
微波能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡,引起分子的电磁振荡等作用,增加分子的运动,导致热量的产生。
微波还能够对氢键、疏水键和范德华产生作用,使其重新分配,从而改变蛋白质的构象与活性。
生物体的非热特性一生物效应是微波的重要特性之一,它已成为医学、细胞学等方面研究的一个重要方面,同时它也能为微波理疗或微波手术等方面提供理论依据随着人们对微波加热技术认识的深入,它已引起了许多科学工作者的关注,并在一些方面进行了深入而广泛的研究。
1.1微波的特性1 . 1.1选择性加热物质吸收微波的能力,主要由其介质损耗因数来决定。
介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。
由于各物质的损耗因数存在差异,微波加热就表现出选择性加热的特点。
物质不同,产生的热效果也不同。
水分子属极性分子,介电常数较大,其介质损耗因数也很大,对微波具有强吸收能力。
而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小,其对微波的吸收能力比水小得多。
因此,对于食品来说,含水量的多少对微波加热效果影响很大。
1 . 1 . 2穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长更长,因此具有更好的穿透性。
微波透入介质时,由于介质损耗引起的介质温度的升高,使介质材料内部、外部几乎同时加热升温,形成体热源状态,大大缩短了常规加热中的热传导时间,且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时,物料内外加热均匀一致。
1 . 1 . 3热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温,能耗也很低。
另一方面,微波的输出功率随时可调,介质温升可无惰性的随之改变,不存在余热”现象,极有利于自动控制和连续化生产的需要。
1 . 2微波的生物效应机制当微波作用于生物体时,在生物控制系统的作用和调节下,生物体必然要建立新的平衡状态以适应外界电磁环境条件的变化,因此也就必然产生某些生物效应.微波的生物效应主要是由微波的热效应,其次是非热效应所引起的.1. 2.1微波的热效应微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响.热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热;体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量;一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加.如果生物体组织吸收的微波能量较少,它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外.如果微波功率很强,生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量,则引起该部位体温升高.局部组织温度升高将产生一系列生理反应,如使局部血管扩张,并通过热调节系统使血循环加速,组织代谢增强,白细胞吞噬作用增强,促进病理产物的吸收和消散等.1 . 2.1.1微波的加热优点微波自身的特性决定了微波具有以下优点:(1)加热迅速,均匀。
不需热传导过程,且具有自动热平稳性能,避免过热。
(2)加热质量高,营养破坏少,能最大限度的保持食物的色、香,味,减少食物中维生素的破坏。
(3)安全卫生无污染,对食品的杀菌能力强.因为微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作,所以微波泄露被有效的抑制,没有放射线危害及有害气体排放,不产生余热和粉尘污染。
既不污染食物,也不污染环境。
微波杀菌除了热效应之外还有生物效应,许多病菌在微波加热不到100 C时就全部被杀死。
(4)节能高效。
由于含有水分的物质极易直接吸收微波而发热,没有经过其他中间转换环节,因此除少量的传输损耗外几乎无其他损耗。
比一般常规加热省电约30%八-50%。
(5)具有快速解冻功能。
在微波场中,冻结食品在从内到外同时吸收微波能量,使冻结食品整体发热,容易形成整体均一的解冻,缩短解冻时间,迅速越过一50C - 0 C这个易发生蛋白质变性、食品变色变味的温度带,以保持食品的品质不致下降。
1 .2 . 2微波的非热效应微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应,如电效应、磁效应及化学效应等.在微波电磁场的作用下,生物体内的一些分子将会产生变形和振动,使细胞膜功能受到影响,使细胞膜内外液体的电状况发生变化,引起生物作用的改变,进而可影响中枢神经系统等.微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律,会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍.对微波的非热效应,人们还了解的不很多.当生物体受强功率微波照射时,热效应是主要的(一般认为,功率密度在在10mW/cm2者多产生微热效应.且频率越高产生热效应的阈强度越低);长期的低功率密度(1 m W / cm2以下)微波辐射主要引起非热效应.1 . 3微波在农业科学上的应用微波对许多发芽率低或发芽慢的农作物或林术种子都作了催芽试验,以探索能否提咼发芽率。
种子含水量对处理效果有明显影响,一般说来,低含水率种子受加热处理的影响大,也能忍受较高温度不致受损。
微波具有显著热效应,而且有促进GO细胞进入增殖周期(Carpita . N. C. & Murray W.N;1976 )。
另外,胡燕月等(1996 )胡萱日等(1995),分别比较研究了微波和热击处理水稻种子的生物学效应,在相同升温(45 C )下,结果表明微波处理可极显著促进芽活力,热击处理则可以极显著促进根活力。
赖麟与冯鸿(1997)利用50W、200W和500W的微波照射白兰瓜种子,发现200W功率的微波处理可以极显著地提咼其发芽率,同时也能显著地提咼萌发话力。
200w微波处理的种子从萌发24小时起,其淀粉酶含量显著地高于对照,48小时期淀粉酶同工酶有新的酶带产生。
说明这一功率的微波能有效地激话白兰瓜种子萌发期的淀粉酶,加速物质和能量的代谢,从而提高种子萌发活力。