微波传感器的应用.pptx
《微波传感器的应用.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微波传感器的应用.pptx(27页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第11章 微 波 传 感 器 第11章 微 波 传 感 器 11.1 微波概述微波概述 11.2 微波传感器的原理和组成微波传感器的原理和组成11.3 微波传感器的应用微波传感器的应用 第11章 微 波 传 感 器 11.1 微波概述微波概述 微微波波:波长为0.1 m 1 mm的电电磁磁波波(频频率率范范围围:300MHZ3000GHZ),可以细分为三个波段:三个波段:分米波、厘米波、毫米波。微微波波的的性性质质:既具有电磁波的性质,又不同于普通无线电波和光波的性质,是一种相对波长较长的电磁波。特点:特点:似光性和似声性-像光线一样直线传播、反射和折射、易集中;波长与无线电波相当,特征与声波
2、相似;分析方法独特-属高频,应用电磁场理论的场与波传输的分析方法;共度性-其微波振荡周期与电子在真空管内的渡越时间(秒左右)相当,这个特性称为共度性;穿透性-传输特性好,传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强光的影响很小,水对微波的吸收作用最强。;信息性-信息容量巨大,应用领域广泛;非电离性-微波与物体之间的作用是非电离第11章 微 波 传 感 器 11.2 微波传感器的原理和组成微波传感器的原理和组成 11.2.1 微波传感器的测量原理及分类微波传感器的测量原理及分类 测量原理:利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置。测量原理:利用微波特性来检测某些物理量的器件或装置。由发射天线发出微波,此波遇
3、到被测物体时将被吸收或反射,使微波功率发生变化利用接收天线,接收到通过被测物体或由被测物体反射回来的微波,并将它转换为电信号,再经过信号调理电路,即可以显示出被测量,实现了微波检测。分类:分类:分为反射式和遮断式两类。分为反射式和遮断式两类。第11章 微 波 传 感 器 1.反射式微波传感器反射式微波传感器 反反射射式式微微波波传传感感器器:通通过过检检测测被被测测物物反反射射回回来来的的微微波波功功率率或或经经过过的的时时间间间间隔隔来来测测量量被被测测量量的的。通通常常它它可可以以测测量量物物体体的的位位置、位移、厚度等参数置、位移、厚度等参数。2.遮断式微波传感器遮断式微波传感器 遮遮断
4、断式式微微波波传传感感器器:通通过过检检测测接接收收天天线线收收到到的的微微波波功功率率大大小小来来判判断断发发射射天天线线与与接接收收天天线线之之间间有有无无被被测测物物体体或或被被测测物物体体的的厚度、厚度、含水量等参数的。含水量等参数的。第11章 微 波 传 感 器 11.2.2 微波传感器的组成微波传感器的组成组组成成:微微波波发发射射器器(即即微微波波振振荡荡器器)、微微波波天天线线及及微微波波检检测测器器三部分。三部分。1.微波振荡器及微波天线微波振荡器及微波天线 微波振荡器:微波振荡器:是产生微波的装置。对对振振荡荡回回路路的的要要求求:由于微波波长很短,即频率很高(300 MH
5、z300 GHz)要要求求振振荡荡回回路路中中具具有有非非常常微微小小的的电电感感与与电电容容不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。微微波波振振荡荡器器的的构构成成器器件件:有调速管、磁控管或某些固态器件,小型微波振荡器也可以采用体效应管。第11章 微 波 传 感 器 微微波波天天线线:用用波波导导管管(管长为10 cm以上,可用同轴电缆)传传输输,并并通通过过天天线线发发射射出出去去。为为了了使使发发射射的的微微波波具具有有尖尖锐锐的的方方向向性性,天天线线要要具具有有特特殊殊的的结结构构。常常用用的的天天线线如如图图11-1所所示示,其其中中有有喇喇叭叭形形天天线线(图图(a)、(b)
6、、抛抛物物面面天天线线(图图(c)、(d)、介介质天线与隙缝天线等。质天线与隙缝天线等。喇喇叭叭形形天天线线结结构构简简单单,制制造造方方便便,可可以以看看作作是是波波导导管管的的延延续续。喇喇叭叭形形天天线线在在波波导导管管与与空空间间之之间间起起匹匹配配作作用用,可可以以获获得得最最大大能能量量输输出出。抛抛物物面天线使微波发射方向性得到改善。面天线使微波发射方向性得到改善。图图11-1 常用的微波天线常用的微波天线(a)扇形喇叭天线扇形喇叭天线(b)圆锥形喇叭天线圆锥形喇叭天线 (c)旋转抛物面天线旋转抛物面天线(d)抛物柱面天线抛物柱面天线 第11章 微 波 传 感 器 2.微波检测器
7、微波检测器敏敏感感探探头头:电磁波作为空间的微小电场变动而传播,所以使使用用电流电流-电压特性呈现非线性电压特性呈现非线性的电子元件作为探测它的敏感探头。的电子元件作为探测它的敏感探头。要要求求:足足够够快快的的响响应应速速度度。与其它传感器相比,敏感探头在其工作频率范围内必须有足够快的响应速度。不同频率、不同要求下采用的探头元件:不同频率、不同要求下采用的探头元件:几兆赫以下半导体PN结,频率比较高的使用肖特基结。灵敏度特性要求特别高的情况下使用超导材料的约瑟夫逊结检测器、SIS检测器等超导隧道结元件,接近光的频率区域使用由金属-氧化物-金属构成的隧道结元件。第11章 微 波 传 感 器 两
8、种微波的检测方法:微波的检测方法:一种是将微波变化为电流的视频变化方式,将微波变化为电流的视频变化方式,一种是与本机振荡器并用而变化为频率比微波低的外差法。与本机振荡器并用而变化为频率比微波低的外差法。微微波波检检测测器器性性能能参参数数:频率范围、灵敏度-波长特性、检测面积、FOV(视角)、输入耦合率、电压灵敏度、输出阻抗、响应时间常数、噪声特性、极化灵敏度、工作温度、可靠性、温度特性、耐环境性等。第11章 微 波 传 感 器 11.2.3 微波传感器的特点微波传感器的特点 微波传感器是一种新型的微波传感器是一种新型的非接触传感器。非接触传感器。特点:特点:有有极极宽宽的的频频谱谱(波长=1
9、.0 mm1.0m)可供选用,可根据被测对象的特点选择不同的测量频率;适适用用于于恶恶劣劣环环境境下下工工作作:在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以及高、低温环境中对检测信号的传播影响极小,因此可以在恶劣环境下工作;水对微波的吸收作用最强,水对微波的吸收作用最强,介质对微波的吸收介质的介电常数成比例;第11章 微 波 传 感 器 便便于于自自动动控控制制:时间常数小,反应速度快,可以进行动态检测与实时处理;便便于于实实现现遥遥测测和和遥遥控控:测量信号本身就是电信号,无须进行非电量的转换,从而简化了传感器与微处理器间的接口,便于实现遥测和遥控;微波无显著辐射公害微波无显著辐射公害。微波传感器存在的主
10、要问题是零点漂移和标定尚未得到很好的解决。其次,使用时外界环境因素影响较多,如温度、气压、取样位置等。第11章 微 波 传 感 器 11.3 微波传感器的应用微波传感器的应用 图11-2 微波液位计 11.3.1.微波液位计微波液位计(图图11-2)波长 的微波信号从被测液面反射后进入接收天线。接收天线接收的微波功率的大小随着被测液面的高低不同而异。第11章 微 波 传 感 器 11.3.2 微波湿度传感器微波湿度传感器 水水分分子子在在微微波波场场中中的的储储能能与与释释能能水分子是极性分子,常态下成偶极子形式杂乱无章地分布着。在在外外电电场场作作用用下下,偶偶极极子子会会形形成成定定向向排
11、排列列。当当微微波波场场中中有有水水分分子子时时,偶偶极极子子受受场场的的作作用用而而反反复复取取向向,不不断断从从电电场场中中得得到到能能量量(储储能能)表表现现为为微微波波信信号号的相移,又不断释放能量(放能)的相移,又不断释放能量(放能)表现为微波衰减。表现为微波衰减。这个特性可用水分子自身介电常数来表征,即=+(11-1)式中:式中:储能的度量;储能的度量;衰减的度量;衰减的度量;常数。常数。第11章 微 波 传 感 器 与与与与材材料料、测测试试信信号号频频率率有有关关,极极性性分分子子均均有有此此特特性性。一一般般干干燥燥的的物物体体,如如木木材材、皮皮革革、谷谷物物、纸纸张张、塑
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微波 传感器 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。