微波技术在各领域的应用

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微波技术在各领域的应用

发布来源：三乐微波发布时间：2014/5/30 8:57:00

一、微波原理

微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波和短波相比来说，要“微小”得多，所以称之为“微波”。

微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断的得到发展和应用，19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究，仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，有提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不进系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断的完善，我国开始研究和利用微波技术实在20世界70年代初期，首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展，80年代我公司生产出中国第一台微波炉，到目前为止，家用微波炉、工业微波应用等系列产品微波产品接近或达到世界先进水平。

微波通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收；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。从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点：

1 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，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450MHz，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，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。

2 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。

3 热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。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。

4 似光性微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。

5 穿透性微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。

6 信息性微波波段的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相对带宽，其可用的频带也是很宽的，可达数百甚至上千兆赫。

7 非电离性微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键，所以微波和物体之间的作用是非电离的。

二、微波技术的工业应用

现代微波设备就是利用微波的这些特性，运用技术手段在各行业进行应用和发展，目前我公司目前主要应用有：

1 食品、保健品工业利用微波可对食品、保健品进行灭菌、脱水、烘干、膨化、调味、脱腥、解冻、催陈和保鲜处理。目前已用于奶粉、奶酪、壮骨粉、洋参丸、豆粉、月饼、糕点、方便面、牛肉干、肉脯、肉条、肉松、鱼干片、鱼松、贝类、盐水鸭、解冻鱼肉禽蛋、酱菜、土豆片、腰果、花生、瓜子、大豆、白酒、黄酒、啤酒、牛奶、口服液、中药材等的生产中。

2 木材加工采用大功率微波干燥机对2-10公分厚的木板进行烘干，干燥速度快、木材不开裂、变形小、同时可杀死木材内部的卵虫和幼虫，中高档家具、地板、包装材料用途木料的处理最为合适。微波也可对竹木复合板和拼板交接的固化处理也很理想。

3 杀虫灭菌应用微波加热技术能在较低的湿度下灭菌杀虫，若用微波处理食品和物料，在50-80度时就能起到杀虫灭菌作用。目前广泛应用到大米、谷物、豆类、烟叶处理、竹材、木料、纸张、食品、医药等行业等。

4 橡胶工业微波技术应用到橡胶工业中的橡胶硫化工艺中，与常规加热保温相结合，大大提高橡胶硫化时间和效率。目前在河北衡水地区、山东地区广泛使用。

5 陶瓷工业微波高温可应用于陶瓷工业，将传统加热和微波加热方法相结合使用，可大大缩短陶瓷的干燥时间，同时不影响陶瓷烧制的成品率。

6 煤炭干燥煤炭开采后通常含水率较高(35%左右)，如果采用常规烘干方法进行干燥，速度慢、效率低，干燥不彻底，采用微波法干燥，可以使煤炭内外同时升温，是水分蒸发，实现脱水干燥，效率得到大大提高。

7 微波等离子技术半导体生产工艺中已经采用微波等离子体技术，可进行蚀刻、溅射、气相沉积、氧化硅片；可用于金属、合金、非金属的表面处理；可用于陶瓷的高温烧结；可用于等离子体光谱分析，可检测十几种元素，另外还用于分解有毒化合物。

8 微波医疗垃圾处理技术利用微波技术在无氧或缺氧状态下，使微波承载体迅速升至高温，使得医疗垃圾在极短时间内迅速处于高温状态，直接灰化，极大降低了燃烧过程中有毒气体的产生。烟气中气体再采用微波等离子体火炬进行高温裂解，整个处理过程和处理环境实现全封闭无害化处理。此项技术的应用优于常规处理方法，开拓了微波应用的新领域。

9 污水处理利用微波非热效应和热效应选择吸波的“敏化剂”把微波能传给水中的污染物而诱发化学反应，通过物理及化学作用对水中的污染物进行降解、转化、加速流体中固、液分离，从而实现污水净化的目的，是水处理领域中一场崭新的革命。

10 微波制碳利用微波技术对竹子进行高温裂解，制作竹炭，大大提高生产效率，同时还能提取到竹醋液，竹焦油等产品，具有较高的经济价值，优于传统窑炉方法制作竹炭，目前正在大力开始推广使用。