微波傳感器論文

1、9目錄一、微波概述3二、微波傳感器4（一）微波傳感器的分類4（二）、微波傳感器的組成41、微波振蕩器及微波天線42、微波檢測器4（三）微波傳感器的特點5三、微波傳感器的應(yīng)用5（一）微波液位計5（ 二）微波測厚儀6（三）微波濕度傳感器 MS產(chǎn)6（四）微波輻射計7（五）微波無損檢測7參考文獻9摘要微波傳感器具有檢測速度快、靈敏度高、適應(yīng)環(huán)境能力強及非接觸測量等優(yōu)點。其原理是由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測物體時將被吸收或反射，使功率發(fā)生變化。若利用接收天線通過被測物或由被測物反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換成電信號，再由測量電路處理后，即顯示出被測量，就實現(xiàn)了微波檢測。 本文論述了微波傳感器原理及實現(xiàn)的技

2、術(shù)途徑，介紹了微波傳感器的結(jié)構(gòu)、種類和應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：微波傳感器 ； 微波傳感器原理 ； 微波傳感器應(yīng)用一、微波概述微波是波長為0.1 m1mm的電磁波，對應(yīng)的波段頻率范圍為300MHz3000MHz可以細分為三個波段： 分米波段（3003000MHz）、厘米波（330GHz）、毫米波（30300GHz）及亞毫米波段（3003000GHz）。微波既具有電磁波的性質(zhì)，又不同于普通無線電波和光波的性質(zhì)，是一種相對波長較長的電磁波。其重要特點有：似光性和似聲性。似光性：能像光線一樣直線傳播，容易集中。似聲性：微波的波長與無線電設(shè)備尺寸相當。分析方法的獨特性。共度性。電子在真空管的渡越時間（10-9秒

3、左右）與微波的振蕩周期（10-910-15秒）相當?shù)倪@一特性稱為共度性。穿透性 微波照射于介質(zhì)物體時，能深入物質(zhì)內(nèi)部的特點稱為穿透性信息性非電離性二、微波傳感器（一）微波傳感器的分類微波傳感器是利用微波特性來檢測某些物理量的器件或裝置。由發(fā)射天線發(fā)出微波，此波遇到被測物體時將被吸收或反射，使微波功率發(fā)生變化。若利用接收天線，接收到通過被測物體或由被測物體反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過信號調(diào)理電路，即可以顯示出被測量，實現(xiàn)了微波檢測。 根據(jù)微波傳感器的原理，微波傳感器可以分為：1、反射式2、遮斷式兩類。（二）、微波傳感器的組成1、微波振蕩器及微波天線由于微波波長很短，即頻率很高（30

4、0 MHz300 GHz），要求振蕩回路中具有非常微小的電感與電容，構(gòu)成微波振蕩器的器件有調(diào)速管、磁控管或某些固態(tài)器件，小型微波振蕩器也可以采用體效應(yīng)管。由微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號需要用波導(dǎo)管（管長為10 cm以上，可用同軸電纜）傳輸，并通過天線發(fā)射出去。2、微波檢測器微波的檢測方法有兩種，一種是將微波變化為電流的視頻變化方式，另一種是與本機振蕩器并用而變化為頻率比微波低的外差法。 微波檢測器性能參數(shù)有： 頻率范圍、 靈敏度-波長特性、 檢測面積、FOV（視角）、輸入耦合率、電壓靈敏度、 輸出阻抗、 響應(yīng)時間常數(shù)、 噪聲特性、極化靈敏度、工作溫度、可靠性、 溫度特性、 耐環(huán)境性等。（三）微波傳

5、感器的特點微波傳感器作為一種新型的非接觸傳感器具有如下特點： 有極寬的頻譜（波長=1.0 mm1.0m）可供選用，可根據(jù)被測對象的特點選擇不同的測量頻率； 可以在惡劣環(huán)境下工作； 時間常數(shù)小，反應(yīng)速度快，可以進行動態(tài)檢測與實時處理，便于自動控制； 測量信號本身就是電信號，無須進行非電量的轉(zhuǎn)換，從而簡化了傳感器與微處理器間的接口，便于實現(xiàn)遙測和遙控； 微波無顯著輻射公害。 三、微波傳感器的應(yīng)用（一）微波液位計相距為s的發(fā)射天線與接收天線，相互成一定角度。波長的微波信號從被測液面反射后進入接收天線。（ 二）微波測厚儀微波測厚儀原理如圖4所示，在被測金屬物體上下兩表面各安裝一個終端器。微波信號源發(fā)出

6、的微波，經(jīng)過環(huán)行器A、 上傳輸波導(dǎo)管傳輸?shù)缴辖K端器，由上終端器發(fā)射到被測物體上表面上，微波在被測物體上表面全反射后又回到上終端器，再經(jīng)過傳輸導(dǎo)管、環(huán)行器A、下傳輸波導(dǎo)管傳輸?shù)较陆K端器。由下終端器發(fā)射到被測物體下表面的微波，經(jīng)全反射后又回到下終端器，再經(jīng)過傳輸導(dǎo)管回到環(huán)行器A。（三）微波濕度傳感器 MS產(chǎn)生的微波功率經(jīng)分功率器分成兩路，再經(jīng)衰減器A1、A2分別注入到兩個完全相同的轉(zhuǎn)換器T1、T2中。其中，T1放置無水酒精，T2放置被測樣品。相位與衰減測定儀（PT、AT）分別反復(fù)接通兩電路（T1和T2）輸出，自動記錄與顯示它們之間的相位差與衰減差，從而確定樣品酒精的含水量。（四）微波輻射計任何物體

7、，當它的溫度高于環(huán)境溫度時，都能夠向外輻射熱能。微波輻射計能測量對象的溫度。圖中Ti為輸入（被測）溫度Tc為基準溫度，C為環(huán)行器，BPF為帶通濾波器， LNA為低噪聲放大器，IFA為中頻放大器，M為混頻器，LO為本機振蕩器。溫度傳感器最有價值的應(yīng)用是微波遙測，將它裝在航天器上，可以遙測大氣對流層的狀況，可以進行大地測量與探礦，可以遙測水質(zhì)污染程度，確定水域范圍，判斷植物品種等（五）微波無損檢測微波無損檢測系統(tǒng)主要由天線、微波電路、記錄儀等部分組成，如圖6所示。當以金屬介質(zhì)內(nèi)的氣孔作為散射源，產(chǎn)生明顯的散射效應(yīng)時，最小氣隙的半徑與波長的關(guān)系符合下列公式：式中： K=2/，其中為波長；氣隙的半徑微波無損檢測是綜合利用微波與物質(zhì)的相互作用， 一方面微波在不連續(xù)界面處會產(chǎn)生反射、散射、透射，另一方面微波還能與被檢材料產(chǎn)生相互作用，