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微波(microwave)是指頻率為300MHz~300GHz的電磁波，是無(wú)線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱，即波長(zhǎng)在1毫米~1米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無(wú)線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類(lèi)東西，則會(huì)反射微波。
微波的簡(jiǎn)介微波定義：微波是指頻率為300MHz~300GHz的電磁波。微波包括的波長(zhǎng)范圍沒(méi)有明確的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三個(gè)波段，也就是波長(zhǎng)從1mm到1m左右的電磁波。
微波的特殊性質(zhì)：微波是電磁波，它具有電磁波的諸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴隨著電磁波能量傳輸?shù)炔▌?dòng)特性，這就決定了微波的產(chǎn)生、傳輸、放大、輻射等問(wèn)題都不同于普通的無(wú)線電、交流電。
微波與材料的相互作用：當(dāng)微波在傳輸過(guò)程中遇到不同材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、吸收和穿透現(xiàn)象，這些作用和其程度、效果取決于材料本身的幾個(gè)主要的固有特性：介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切、比熱、形狀、含水量的大小等。
微波的特點(diǎn)：微波顯著高于其他電波的高頻帶在很大程度上減緩了頻譜空間擁擠造成的限制。其在傳播方式上與光波呈現(xiàn)的特性比較相似，都是采用直線傳播的方式，研究者依據(jù)這一特性將其有效應(yīng)用到雷達(dá)的構(gòu)建當(dāng)中。同時(shí)，其在相關(guān)參數(shù)及震蕩周期的呈現(xiàn)上與其他電波存在顯著差別，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。此外，通過(guò)對(duì)微波的深入研究發(fā)現(xiàn)了潛在的微波能。利用其具有能量特性將其用于微波器件的研究。
微波的起源與發(fā)展微波的理論研究起步于1900年。
經(jīng)過(guò)科學(xué)家?guī)资甑牟粩嗟难芯?，二?zhàn)時(shí)期成為微波技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，在那個(gè)時(shí)候國(guó)防軍事領(lǐng)域，雷達(dá)，也就是無(wú)線電檢測(cè)的概念和理論逐步發(fā)展，因?yàn)殡姶挪ㄔ诓▽?dǎo)中傳輸中表現(xiàn)出的優(yōu)良特性，使得微波電真空振蕩器、微波管、微波無(wú)線電的發(fā)展十分迅速。
在二戰(zhàn)之后，微波技術(shù)的研究與應(yīng)用逐漸從國(guó)防軍事為主轉(zhuǎn)變向民用工業(yè)領(lǐng)域過(guò)渡，其實(shí)最具有代表性的便是家用微波爐以及工業(yè)微波爐等一系列產(chǎn)品的推出。人們快速的接受了這種產(chǎn)品，因?yàn)槲⒉t是一種快捷的、能量能夠轉(zhuǎn)化均勻的加熱工具。
在設(shè)計(jì)微波爐時(shí)，通常使?fàn)t腔的邊長(zhǎng)為1/2微波導(dǎo)波波長(zhǎng)的倍數(shù)，并且在金屬板上涂覆非磁性材料，形成諧振腔。微波經(jīng)波導(dǎo)管輸入爐腔內(nèi)時(shí)，在腔壁內(nèi)來(lái)回反射，每次傳播都穿過(guò)和經(jīng)過(guò)食物使食物加熱，同時(shí)采取一定的措施使微波電場(chǎng)能量分布均勻。微波加熱的特點(diǎn)就是內(nèi)加熱，所需時(shí)間短，不依靠熱傳導(dǎo)，均勻受熱，操作簡(jiǎn)單，安全無(wú)害，節(jié)約能源。如今微波爐已經(jīng)成為全世界各地廣泛使用的食品加工器具。
微波的特性1、似光性：微波波長(zhǎng)非常小，當(dāng)微波照射到某些物體上時(shí)，將產(chǎn)生顯著的反射和折射，就和光線的反、折射一樣。同時(shí)微波傳播的特性也和幾何光學(xué)相似，能像光線一樣地直線傳播和容易集中，即具有似光性。這樣利用微波就可以獲得方向性好、體積小的天線設(shè)備，用于接收地面上或宇宙空間中各種物體反射回來(lái)的微弱信號(hào)，從而確定該物體的方位和距離，這就是雷達(dá)導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)。
2、穿透性：微波照射于介質(zhì)物體時(shí)，能深入該物體內(nèi)部的特性稱為穿透性。例如微波是射頻波譜中惟一能穿透電離層的電磁波(光波除外)。因而成為人類(lèi)外層空間的“宇宙窗口”;微波能穿透生物體，成為醫(yī)學(xué)透熱療法的重要手段;毫米波還能穿透等離子體，是遠(yuǎn)程導(dǎo)彈和航天器重返大氣層時(shí)實(shí)現(xiàn)通信和末端制導(dǎo)的重要手段。
3、信息性：微波波段的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相對(duì)帶寬，其可用的頻帶也是很寬的，可達(dá)數(shù)百甚至上千兆赫。所以現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無(wú)例外地都是工作在微波波段。此外，微波信號(hào)還可提供相位信息、極化信息、多普勒頻率信息。這在目標(biāo)探測(cè)、遙感、目標(biāo)特征分析等應(yīng)用中是十分重要的。
4、非電離性：微波的量子能量不夠大，因而不會(huì)改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或破壞其分子的化學(xué)鍵，所以微波和物體之間的作用是非電離的。而由物理學(xué)可知，分子、原子和原子核在外加電磁場(chǎng)的周期力作用下所呈現(xiàn)的許多共振現(xiàn)象都發(fā)生在微波范圍，因此微波為探索物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本特性提供了有效的研究手段。
5、選擇性加熱：物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，對(duì)于食品來(lái)說(shuō)，含水量的多少對(duì)微波加熱效果影響很大。
6、熱慣性小：微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，升溫速度快。另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升可無(wú)惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，極有利于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。
微波輻射對(duì)人體健康的危害任何事物都是一分為二的，微波既有對(duì)人類(lèi)有利的一面，但如果操作或使用不當(dāng)，又有其弊端的一面。人體也是一種介質(zhì)，具有一定的介電特性。人體組織可大致分成三類(lèi)：血液、淋巴液等液體狀態(tài)的細(xì)胞和成懸浮狀態(tài)的蛋白質(zhì)細(xì)胞;肌肉、皮膚、肝臟等膠狀細(xì)胞和蛋白質(zhì)分子;脂肪、骨頭等低水分組織。
1、不同頻率、功率的微波對(duì)人體不同部位的傷害
(1)大功率的微波輻射對(duì)人體有明顯的傷害和破壞作用。
(2)頻率在150MHz～1.2GHz范圍內(nèi)時(shí)，電磁能量易被生物體中央部分吸收，因此對(duì)人體內(nèi)臟器官危害較大。
(3)頻率在1.2～3.3GHz范圍內(nèi)時(shí)，電磁能量易被生物體表皮和皮下深部組織吸收，并轉(zhuǎn)化為熱量。
(4)3GHz的微波輻射對(duì)視網(wǎng)膜有損害。
(5)頻率高于3GHz的微波輻射可使人體溫度升高，產(chǎn)生高溫生理反應(yīng)。
人體不同組織的相對(duì)介電常數(shù)不同，微波對(duì)其穿透深度也不同，如下表所示。
從上表可以看出，微波對(duì)人體健康的危害程度隨頻率快慢、波長(zhǎng)大小而不同。不同頻率的微波對(duì)人體器官的作用不同，不同波長(zhǎng)的微波對(duì)組織穿透深度的影響程度各有差異，照射時(shí)間長(zhǎng)短也可不同程度地影響人體，微波在人體內(nèi)有積蓄作用，小功率、長(zhǎng)時(shí)間照射，即可有全身癥狀出現(xiàn)。
我國(guó)參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)建議以50μW/cm2(6h/d)作為暫行微波輻射標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)以300μW/cm2作為一天最大允許微波輻射限量。此外，在規(guī)定總微波輻射量的同時(shí)確定最大輻射功率不得超過(guò)5mW/cm2。
2、微波輻射對(duì)人體的危害
(1)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群，其癥狀主要有頭痛、頭暈、記憶力減退、注意力不集中、聽(tīng)覺(jué)機(jī)能下降、內(nèi)分泌變化、睡眠質(zhì)量降低、抑郁、煩躁等。
(2)微波對(duì)眼睛的損害，無(wú)論是職業(yè)接觸人群流行病學(xué)調(diào)查，還是動(dòng)物試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外均已有大量相關(guān)報(bào)道。
(3)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響，低強(qiáng)度微波輻照對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響國(guó)內(nèi)已有大量報(bào)道，且結(jié)論大致相同，主要表現(xiàn)為心悸、心前區(qū)疼痛、胸悶等以及竇性心動(dòng)過(guò)緩加不齊、心臟束枝傳導(dǎo)阻滯等，另外血壓、血象、腦血流、微循環(huán)也會(huì)有不同程度的改變。
(4)對(duì)免疫系統(tǒng)方面的影響主要是抑制抗體形成，使機(jī)體免疫功能下降。微波的免疫效應(yīng)與功率密度和暴露時(shí)間有關(guān)。功率密度較大時(shí)，短期暴露可刺激機(jī)體的免疫機(jī)能，長(zhǎng)期暴露則抑制免疫;功率密度較低時(shí)，產(chǎn)生免疫刺激則需較長(zhǎng)時(shí)間的暴露。另外，微波對(duì)機(jī)體免疫功能的影響還表現(xiàn)出累積效應(yīng)。
(5)國(guó)內(nèi)也有許多非致熱效應(yīng)微波引起機(jī)體生殖系統(tǒng)危害的報(bào)道。人體最容易受微波傷害的是睪丸，低強(qiáng)度微波輻照的非熱效應(yīng)能影響精子細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5mW/cm2微波輻照對(duì)人體精子的活動(dòng)度、存活率及穿卵率影響顯著。所以，國(guó)際衛(wèi)生組織和國(guó)家原衛(wèi)生部規(guī)定微波輻射不得超過(guò)5mW/cm2，而絕大多數(shù)微波設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部出廠標(biāo)準(zhǔn)為1mW/cm2。
對(duì)微波輻射的防護(hù)微波輻射確實(shí)對(duì)人體有危害，但只要掌握它的規(guī)律，是完全可以預(yù)防和控制的。
1、微波輻射設(shè)備的微波屏蔽要求
(1)由于微波是直線輻射的，在傳播時(shí)，它的衰減程度與傳播距離的平方大致成反比關(guān)系。因此，要求盡量讓保護(hù)主體遠(yuǎn)離微波源，做好微波輻射腔的密封屏蔽工作，減少輻射泄漏。一般要求主體離箱體5cm處，泄漏量不得超過(guò)1mW/cm2。
(2)設(shè)置完善的屏蔽吸收設(shè)施，阻擋微波擴(kuò)散。
(3)由于微波具有累積效應(yīng)，應(yīng)盡量縮短接觸照射的時(shí)間，若是在無(wú)法避免的場(chǎng)合，應(yīng)在微波源與保護(hù)主體之間設(shè)置屏障，使保護(hù)區(qū)域的微波場(chǎng)強(qiáng)小于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值，達(dá)到安全防護(hù)的目的。工作場(chǎng)所環(huán)境的電磁強(qiáng)度和功率密度，不得超過(guò)國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于產(chǎn)品設(shè)備必須嚴(yán)格執(zhí)行安全屏蔽措施要求，嚴(yán)防微波泄漏量超標(biāo)。
2、操作人員的微波防護(hù)措施
(1)針對(duì)作業(yè)人員操作時(shí)所處環(huán)境，可采取以下防護(hù)措施：用金屬絲織成屏蔽防護(hù)服、防護(hù)帽、手套等，對(duì)微波有較好的阻擋作用;戴涂有二氧化鋁層的防護(hù)眼鏡。在進(jìn)行微波操作時(shí)，只要注意采取防護(hù)措施，工作人員的安全完全可以得到保障。在實(shí)驗(yàn)室做有關(guān)微波實(shí)驗(yàn)時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)的微波信號(hào)源都是固態(tài)式的，其輸出微波功率很小，在正常實(shí)驗(yàn)時(shí)，其輸出的微波功率在微瓦數(shù)量級(jí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要盡量遠(yuǎn)離微波源即可。
(2)微波設(shè)備使用單位應(yīng)該認(rèn)真進(jìn)行安全教育，嚴(yán)格執(zhí)行安全操作方法。同時(shí)，加強(qiáng)通風(fēng)、綠化工作，盡可能降低電磁波造成的污染。
微波的實(shí)際應(yīng)用1、雷達(dá)與通訊
雷達(dá)是在微波應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)最為顯著的一門(mén)技術(shù)設(shè)備，利用微波具有的獨(dú)特性展開(kāi)對(duì)雷達(dá)技術(shù)的構(gòu)建。微波雷達(dá)相較于普通雷達(dá)所用的線路比較簡(jiǎn)單，運(yùn)用微波技術(shù)獲得遠(yuǎn)距離的相關(guān)信息的探測(cè)，從而獲得有價(jià)值、且準(zhǔn)確性較高的信息資源。
其實(shí)際工作原理是通過(guò)發(fā)、反射信號(hào)的原理檢測(cè)相關(guān)信息，通過(guò)雷達(dá)的使用準(zhǔn)確獲得目標(biāo)位置、動(dòng)態(tài)等其他資料。微波雷達(dá)呈現(xiàn)的高效、準(zhǔn)確的探測(cè)系統(tǒng)促使其呈現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。并受到各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注將其應(yīng)用到行業(yè)發(fā)展需求當(dāng)中。
類(lèi)如，微波雷達(dá)在軍事、及技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，在很大程度上促進(jìn)了軍事、及研究工程的完善與發(fā)展。在軍事領(lǐng)域中將其應(yīng)用到飛機(jī)的監(jiān)測(cè)、爆炸性武器的研究及探索都呈現(xiàn)顯著作用，為國(guó)內(nèi)軍事制度及設(shè)備完善提供技術(shù)支持。研究者利用微波雷達(dá)對(duì)衛(wèi)星定位、天文領(lǐng)域展開(kāi)探究，從而促使人類(lèi)對(duì)天文領(lǐng)域的認(rèn)知更加全面。
此外，利用微波相較于普通波種呈現(xiàn)的顯著特性完善通訊設(shè)備，在新型技術(shù)的支持下，通訊設(shè)備呈現(xiàn)出信息儲(chǔ)存豐富、傳播速度加快的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)整體通訊行業(yè)的技術(shù)革新及持續(xù)發(fā)展呈現(xiàn)關(guān)鍵作用。為偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信建設(shè)、及城市中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施更新提供了技術(shù)支持，促進(jìn)了科技發(fā)展進(jìn)程的加快有助于人們生活質(zhì)量的顯著提升。
2、時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)
激光器作為20世紀(jì)的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備是建立在微波的輻射原理的基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的高科技產(chǎn)品，其是根據(jù)對(duì)微波的深入研究并將其相關(guān)原理并將其與可見(jiàn)光的波段特征合理融合。在此基礎(chǔ)上將微波領(lǐng)域的量子放大器進(jìn)行技術(shù)革新及調(diào)整，根據(jù)可見(jiàn)光的特征及研發(fā)需求的合理轉(zhuǎn)換。從而形成了新的頻率標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱原子鐘，在可見(jiàn)光的研究領(lǐng)域中呈現(xiàn)出重要作用。
原子鐘是一項(xiàng)針對(duì)時(shí)間計(jì)量提出的一個(gè)新型設(shè)備，對(duì)提高時(shí)間計(jì)量的精準(zhǔn)度呈現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。其主要工作原理是根據(jù)波普學(xué)對(duì)微波波段展開(kāi)研究與實(shí)際應(yīng)用，從而達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量時(shí)間、呈現(xiàn)計(jì)量高精度的效果。同時(shí)，這一方法在一定程度上見(jiàn)證包括引力紅移等現(xiàn)象的發(fā)展，國(guó)際針對(duì)這一理論將“秒”從原子角度做出了重新定義。
3、微波器件的研發(fā)
將微波技術(shù)與某些物質(zhì)有效融合產(chǎn)生新的反應(yīng)有助于研發(fā)微波器件，并將其廣泛地應(yīng)用到雷達(dá)、及通訊等設(shè)備中有助于整體效果的提升。類(lèi)如將微波與鐵氧體進(jìn)行有效結(jié)合促使其呈現(xiàn)全新的特征，提高鐵氧體的磁性有助于高電阻的呈現(xiàn)。
利用這一特性制定相應(yīng)的微波器件呈現(xiàn)出旋磁效果，有助于對(duì)相關(guān)的信號(hào)采取有效處理、并依據(jù)具體需求進(jìn)行靈活調(diào)整。將這種新型器件應(yīng)用到雷達(dá)、通訊設(shè)備中，可以對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行有效控制及掌握。
隨著20世紀(jì)中旬利用微博器件呈現(xiàn)的特性研發(fā)了隔離器與環(huán)形器的實(shí)際應(yīng)用，針對(duì)其他特性的研發(fā)也加強(qiáng)了關(guān)注力度，針對(duì)其具備的調(diào)制、方向變換等特性研發(fā)了相應(yīng)的設(shè)備并得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，將微波與等離子體進(jìn)行有效結(jié)合的背景下開(kāi)展研發(fā)工作，并將所得的技術(shù)操作合理應(yīng)用到醫(yī)療及熱能供應(yīng)領(lǐng)域，取得了很顯著的效果，
4、天文研究
在天文研究領(lǐng)域加入微波技術(shù)的支持有助于研究策略的有效創(chuàng)新，同時(shí)在研究范圍上也獲得顯著提升有助于研究團(tuán)隊(duì)視野的擴(kuò)寬。類(lèi)如中子星就是當(dāng)時(shí)的研究學(xué)者利用微波技術(shù)提出的天文發(fā)現(xiàn)，其與微波背景輻射等其他三種天文物質(zhì)被人們稱為天文領(lǐng)域的重要突破。
通過(guò)針對(duì)微波的波段測(cè)量的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出背景輻射的溫度相對(duì)較高，且呈現(xiàn)的信號(hào)較微弱。通過(guò)對(duì)其的深入研究表明這一輻射過(guò)程是由于宇宙爆炸產(chǎn)生的熱能依據(jù)，對(duì)天文領(lǐng)域的深入發(fā)展呈現(xiàn)了積極作用。
5、微波能源利用
微波可以呈現(xiàn)加熱的功能，為相關(guān)領(lǐng)域提供熱能供應(yīng)，從而在很大程度上減少了自然能源的消耗。微波通過(guò)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)從而呈現(xiàn)加熱特性，其產(chǎn)生的熱能速度以及利用率方面都呈現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)，并且可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)其進(jìn)行靈活調(diào)整，將熱能提供的溫度進(jìn)行合理調(diào)控。將其應(yīng)用到醫(yī)學(xué)及其他學(xué)科的實(shí)際發(fā)展中可以呈現(xiàn)顯著效果。
微波硫化技術(shù)
微波硫化是將微波能量穿透到電纜絕緣或護(hù)套內(nèi)部直接進(jìn)行整體加熱，因此加熱迅速，高效節(jié)能，大大縮短了絕緣或護(hù)套的硫化時(shí)間，使其加熱均勻性更好，硫化質(zhì)量較高。微波...[查看全部]
微波技術(shù)的發(fā)展歷程
自從赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波之后人們就逐漸開(kāi)始加強(qiáng)了對(duì)微波的研究，但是長(zhǎng)期以來(lái)由于微波器件發(fā)展的限制，微波技術(shù)的發(fā)展相對(duì)較為落后。
在20世紀(jì)之初就有人對(duì)其進(jìn)行了大量的微波實(shí)驗(yàn)，但是由于大部分接收器在靈敏度方面存在著較大的缺陷，并沒(méi)有取得較為明顯的進(jìn)展，直到1936年微波技術(shù)才逐漸開(kāi)始從理論研究轉(zhuǎn)移到實(shí)際應(yīng)用，這主要得益于波導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
隨后幾年當(dāng)中隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步拓展，美國(guó)電話電報(bào)公司的George C.Southworth，將波導(dǎo)用作寬帶傳輸線并申請(qǐng)了專(zhuān)利，同時(shí)，美國(guó)麻省理工學(xué)院的M.L.Barrow完成了空管傳輸電磁波的實(shí)驗(yàn)，這些工作為規(guī)則波導(dǎo)奠定了理論基礎(chǔ)，推動(dòng)了微波技術(shù)進(jìn)一步向前發(fā)展。
20世紀(jì)40年代，第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達(dá)的出現(xiàn)和使用引起了人們對(duì)微波理論和技術(shù)的高度重視，并研制了很多微波器件，在此期間，微波技術(shù)迅速發(fā)展并在實(shí)際應(yīng)用中得到認(rèn)可。但在當(dāng)時(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，各國(guó)都忙于實(shí)際應(yīng)用，對(duì)微波理論的研究尚為欠缺，所以使得微波理論滯后于實(shí)際應(yīng)用。
自從第二次世界大戰(zhàn)之后，各國(guó)逐漸將精力集中到經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展層面，微波技術(shù)的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展，在之后的幾十年當(dāng)中微波技術(shù)的應(yīng)用更加細(xì)化，并逐漸形成了射電氣象、射電天文等一系列微波子學(xué)科。
在進(jìn)入到21世紀(jì)之后，由于微波技術(shù)固體器件的進(jìn)一步發(fā)展，微波技術(shù)逐漸朝著定向與小型化的方向不斷發(fā)展，同時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域也得到了進(jìn)一步的拓展，同時(shí)隨著芯片體積的進(jìn)一步縮小，現(xiàn)階段微波單片已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)真正的集成化。
1、微波加熱
加熱是微波技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面，其基本原理在于通過(guò)微波技術(shù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電磁能向熱能的轉(zhuǎn)化，即介質(zhì)在吸收微波的過(guò)程當(dāng)中會(huì)將微波中的電磁能通過(guò)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能，將介質(zhì)放入到微波的電磁場(chǎng)中，介質(zhì)在微波的帶動(dòng)之下會(huì)產(chǎn)生一種高速的震動(dòng)，震動(dòng)的頻率可能會(huì)超過(guò)每秒幾億次。
在這
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微波通信具有傳輸容量大、長(zhǎng)途傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、投資少、建設(shè)周期短、維護(hù)方便等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。而建立在微波通信和數(shù)字通信基礎(chǔ)上的數(shù)字微波通信，同時(shí)具有數(shù)字通信和微波通信的優(yōu)點(diǎn)，更是受到各國(guó)的普遍重視。
微波通信簡(jiǎn)介所謂微波通信，主要是指以微波為信息傳遞載體的一種通信技術(shù)。微波通信的載體是微波，它是屬于電波的一種。微波頻率極高，其頻率范圍一般在300MHz～300GHz，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在1m到1mm之間。
電波在傳播信息時(shí)，總是會(huì)受到各種氣候或者地形的影響，導(dǎo)致傳播的信息不準(zhǔn)確，但是微波卻沒(méi)有這樣的問(wèn)題。微波在傳播信息時(shí)，氣候的變化不會(huì)對(duì)它造成任何的影響。用于通信的電波一般是波長(zhǎng)很短的電磁波，它雖然波長(zhǎng)很短，但是傳播卻很穩(wěn)定。
正是由于微波的波長(zhǎng)短，所以在傳遞消息時(shí)，它才不那么容易被外界環(huán)境所干擾，抗干擾能力極強(qiáng)。在一些地理?xiàng)l件比較惡劣的地區(qū)，常用微波進(jìn)行通信。它能夠?qū)ψ匀粸?zāi)害進(jìn)行有效的預(yù)警，提示人們做出相應(yīng)的應(yīng)急措施。
微波自身的頻率很高，受高頻率的影響，它傳播的速度非常快。在空氣中傳播信息，始終保持平穩(wěn)高速的前進(jìn)。如果空氣中有什么阻礙信息傳播的東西，微波也會(huì)自動(dòng)中斷對(duì)信息的傳播，不會(huì)隨意胡亂的傳播，提高了信息傳播的保密性。所以，現(xiàn)代的大部分通信都會(huì)使用微波進(jìn)行對(duì)信息的傳播。
1931年出現(xiàn)了最初的調(diào)幅制微波通信設(shè)備，它工作在1.667GHz。
二次世界大戰(zhàn)后，由于雷達(dá)的發(fā)展，也使微波技術(shù)和微波中繼通信得到迅速的發(fā)展。
1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室在紐約和波士頓之間建設(shè)了世界上第一條模擬微波試驗(yàn)電路TD-X。該電路用真空管作信號(hào)放大，采用頻率調(diào)制(FM)方式。
1950年4GHz的TD-2系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)承載商用電話業(yè)務(wù)。此后又發(fā)展為每個(gè)波道可通1200路電話，共有10個(gè)雙向波道的TD-3系統(tǒng)。
1960年出現(xiàn)了具有8個(gè)波道，每個(gè)波道容量為2200
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微波干燥不同于傳統(tǒng)干燥方式，其熱傳導(dǎo)方向與水分?jǐn)U散方向相同。與傳統(tǒng)干燥方式相比，具有干燥速率大、節(jié)能、生產(chǎn)效率高、干燥均勻、清潔生產(chǎn)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因而在干燥的各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視。
微波干燥原理微波是指波長(zhǎng)范圍為0.001~1m、頻率范圍為0.3~300GHz、具有穿透能力的電磁波。微波發(fā)生器的磁控管接受電源功率而產(chǎn)生微波，通過(guò)波導(dǎo)輸送到微波加熱器，需要加熱的物料在微波場(chǎng)的作用下被加熱。
微波加熱不同于一般的加熱方式，后者是由外部熱源通過(guò)熱輻射由表及里的傳導(dǎo)式加熱;而微波加熱是材料在電磁場(chǎng)中由介質(zhì)損耗而引起的體加熱。這種加熱是將電磁能轉(zhuǎn)變成熱能，其能量是通過(guò)空間或媒質(zhì)以電磁波形式來(lái)傳遞的，對(duì)物質(zhì)的加熱過(guò)程與物質(zhì)內(nèi)部分子的極化有著密切的關(guān)系。
介質(zhì)對(duì)微波場(chǎng)的極化，表現(xiàn)為對(duì)電場(chǎng)電流密度的損耗，一般物質(zhì)的介電常數(shù)不超過(guò)50，而水的介電常數(shù)為78.54。當(dāng)含水物料被置于由微波發(fā)生器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中時(shí)，微波場(chǎng)以每秒幾億次的速度周期地改變外加電場(chǎng)的方向，使水分子迅速擺動(dòng)，產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)，從而使物料內(nèi)部和表面溫度同時(shí)迅速升高。
因此微波可以在極短的時(shí)間內(nèi)提高物料溫度或在相同的溫度下加快反應(yīng)速率。
1、干燥速度快，干燥時(shí)間短。由于微波特殊的加熱方式使物料溫度短時(shí)間內(nèi)快速升高，而體加熱使溫度梯度同水分蒸發(fā)方向一致，提高干燥推動(dòng)力致使干燥時(shí)間非常短，一般可縮短50%左右或更多。
2、利于藥物、肥料等對(duì)溫度敏感地物質(zhì)的低溫干燥以保持物料的性質(zhì)。微波對(duì)物質(zhì)的作用除有熱效應(yīng)以外，還以其高速的分子振蕩激發(fā)極性分子不停地改變?nèi)∠蚨a(chǎn)生非熱效應(yīng)，加速干燥過(guò)程。
3、產(chǎn)品質(zhì)量高，微波加熱溫度均勻，表里一致干燥產(chǎn)品，可以做到水分分布均勻。
4、微波還是節(jié)能環(huán)保無(wú)公害型能源。微波源可即開(kāi)即用，功率連續(xù)可調(diào)，反應(yīng)易于控制，能源利用率高，熱能幾乎全部作用
... 查看全文微波加熱技術(shù) ： 微波 微波加熱原理
能夠吸收微波能轉(zhuǎn)化為熱能的物質(zhì)，通常稱為微波介質(zhì)。由于組成微波介質(zhì)的分子基本上都是極性分子，所以微波對(duì)介質(zhì)的加熱機(jī)理主要是分子極化加熱。所謂的極性分子，又稱為電偶極子或偶極子，在無(wú)外加電場(chǎng)作用時(shí)，極性分子的熱運(yùn)動(dòng)使其排列雜亂無(wú)章，極性分子的極性相互抵消，物質(zhì)整體對(duì)外呈現(xiàn)電中性。
如果將極性分子物質(zhì)置于電場(chǎng)中，在電場(chǎng)作用下，極性分子就會(huì)按電場(chǎng)的方向排列，這種現(xiàn)象稱為極性分子的轉(zhuǎn)向極化。
電場(chǎng)越強(qiáng)極化作用越強(qiáng)，當(dāng)電場(chǎng)消失后，極性分子又恢復(fù)為常態(tài)(雜亂無(wú)章的無(wú)序排列);當(dāng)電場(chǎng)方向改變時(shí)，極性分子也隨之改變方向(按相反方向有序排列);當(dāng)電場(chǎng)方向反復(fù)變化時(shí)，極性分子也會(huì)隨之反復(fù)變化方向極性分子在外加電場(chǎng)作用下進(jìn)行擺動(dòng)過(guò)程中，極性分子間將產(chǎn)生碰撞和摩擦：若外加電場(chǎng)的變化頻率很高，則極性分子間的碰撞和摩擦將加劇，從而產(chǎn)生熱。
極性分子的高速擺動(dòng)，自身也將產(chǎn)生熱：即極性分子在外加電場(chǎng)作用下進(jìn)行的這種擺動(dòng)，把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為熱能。如果將極性分子物質(zhì)置于變化頻率為2450MHz電場(chǎng)中，則極性分子將以每秒鐘24.5億次的速度擺動(dòng)，產(chǎn)生大量的運(yùn)動(dòng)熱和碰撞摩擦熱，實(shí)現(xiàn)了將微波的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為熱能：這就是介質(zhì)吸收微波能進(jìn)行加熱的機(jī)理。
由以上分析可見(jiàn)，利用微波對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱，介質(zhì)所產(chǎn)生的熱量是與介質(zhì)本身的性質(zhì)、微波的電場(chǎng)強(qiáng)度以及微波的頻率等因素有關(guān)。
微波加熱與傳統(tǒng)的加熱方式有著明顯的差別。
微波加熱時(shí)，微波進(jìn)入到物質(zhì)內(nèi)部，微波電磁場(chǎng)與物質(zhì)相互作用，使電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的熱能，是體積性加熱，溫度梯度是內(nèi)高外低;而傳統(tǒng)的加熱方式是外部熱源通過(guò)熱輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流的方式，把熱量傳到被加熱物質(zhì)的表面，使其表面溫度升高，再依靠傳導(dǎo)使熱量由外部傳至內(nèi)部，溫度梯度是外高內(nèi)低。
微波熱處理與普通熱處理還有一個(gè)顯著的不同是在微波熱處理中，物質(zhì)總是處在微波電磁場(chǎng)中， 內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)
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微波殺菌是使食品中的微生物，同時(shí)受到微波熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)的共同作用，使其體內(nèi)蛋白質(zhì)和生理活動(dòng)物質(zhì)發(fā)生變異，而導(dǎo)致微生物體生長(zhǎng)發(fā)育延緩和死亡，達(dá)到食品滅菌、保鮮的目的。
微波殺菌機(jī)理1、熱效應(yīng)理論
微波產(chǎn)生熱效應(yīng)的機(jī)理主要是離子極化和偶極子轉(zhuǎn)向。
離子極化是指溶液中的離子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生離子極化。離子帶有電荷從電場(chǎng)獲得動(dòng)能，相互發(fā)生碰撞作用，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱。
偶極子轉(zhuǎn)向是指有些電介質(zhì)，分子的正負(fù)電荷重心不重合，分子具有偶極矩，形成極性分子。在外電場(chǎng)作用下，極性分子就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩并發(fā)生換向“變極”運(yùn)動(dòng)。分子之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，引起摩擦發(fā)熱，使物料溫度升高，達(dá)到加熱目的。
2、非熱效應(yīng)存在的證明
Olsen早在1865年就發(fā)現(xiàn)，面包上發(fā)育的霉菌孢子，經(jīng)微波照射升溫到65℃，孢子全部殺死。但通常在65℃下加熱2min卻達(dá)不到同樣的效果，為生物效應(yīng)的存在提供了有力論據(jù)。
王盛良等實(shí)驗(yàn)中，月餅經(jīng)微波照射30s，溫度僅升高至54.4℃，達(dá)不到霉菌的熱致死點(diǎn)，但霉菌殺菌率已達(dá)70%左右，說(shuō)明非熱效應(yīng)的存在。
吳暉、高孔榮用微波處理枯草芽孢桿菌懸浮液并與巴氏殺菌對(duì)照，微波法D100=0.65，巴氏殺菌法D100=5.5。在相同菌種、濃度和溫度情況下，D值差異如此大的原因也證明了非熱效應(yīng)的存在。
3、熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的關(guān)系
根據(jù)Frhlich非熱效應(yīng)產(chǎn)生模型，熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)只有在特定的條件下才產(chǎn)生，有證據(jù)表明微波非熱效應(yīng)的產(chǎn)生取決于微波的強(qiáng)度、頻率、波形和處理時(shí)間等。
根據(jù)經(jīng)典理論，在微波能量密度處于非熱效應(yīng)發(fā)生條件時(shí)，非熱效應(yīng)現(xiàn)象強(qiáng)于熱效應(yīng)，此時(shí)可以觀察到非熱效應(yīng);但是當(dāng)熱效應(yīng)突出時(shí)，由于非熱效應(yīng)很弱，往往為熱效應(yīng)所掩蓋。
微波殺菌優(yōu)缺點(diǎn)1、微波殺菌的優(yōu)點(diǎn)
①時(shí)間短且速度快
微波利用其選擇透射作用，使食品內(nèi)外均勻，迅速升溫殺滅細(xì)菌。處理時(shí)間大大縮短。在強(qiáng)功率密度
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微波萃取(Microwave Extraction)是產(chǎn)生在分析化學(xué)研究的基礎(chǔ)上的，是制備分析樣品的有效方法之一。采用微波萃取法制備樣品，具有時(shí)間短、節(jié)省試劑、制樣精度高、回收率高等優(yōu)點(diǎn)。微波萃取也可叫微波提取。
隨著技術(shù)的不斷完善，微波萃取已用于農(nóng)藥殘留、有機(jī)污染物、金屬及其化合物、人血(或血清)、中藥物、植物有效成分的萃取分離過(guò)程中，其應(yīng)用范圍遍及環(huán)境分析、化工分析、食品分析、天然產(chǎn)物提純、礦物處理、生化分析、臨床應(yīng)用等領(lǐng)域。
微波萃取技術(shù)是食品和中藥有效成分提取的一項(xiàng)新技術(shù)。據(jù)報(bào)道微波萃取較超臨界萃取起步早，微波技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)化臺(tái)物萃取的第一篇文獻(xiàn)發(fā)表于1986年，R.N.Gedye等人將樣品放置干普通家用微波爐里通過(guò)選擇功率擋、作用時(shí)間和溶劑類(lèi)型，只需短短的幾分鐘就可萃取傳統(tǒng)加熱需要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)的目標(biāo)物質(zhì)。
1987年Crangler曾從棉籽中提取棉實(shí)糖，從豆類(lèi)中提取豆堿。九十年代初，由加拿大環(huán)境保護(hù)部和加拿大CWT-TRAN公司攜手開(kāi)發(fā)了微波萃取系統(tǒng)Microwave Assisted Process，簡(jiǎn)稱MAP?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用到香料，調(diào)味品、天然色素、中草藥、化妝品和土壤分析等領(lǐng)域，并且于1992年開(kāi)始陸續(xù)取得了美國(guó)、墨西哥、日本、西歐、韓國(guó)的專(zhuān)利許可。并用大生產(chǎn)線在薄荷、海藻中提取有效物質(zhì)均獲得成功。
微波萃取原理微波是指波長(zhǎng)在1mm～1m之間、頻率在300～300000MHz之內(nèi)的電磁波。它介于紅外線和無(wú)線電波之間。
微波萃取的特點(diǎn)可涉及兩個(gè)方面：微波輻射能穿透萃取介質(zhì)，可到達(dá)物料的內(nèi)部，由于吸收微波能，內(nèi)部溫度迅速上升，增大被分離物質(zhì)在介質(zhì)中的溶解度;微波所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散，用水作溶劑時(shí)，在微波場(chǎng)下，水分子高速轉(zhuǎn)動(dòng)成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動(dòng)力
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在微波的條件下，利用其加熱快速、均質(zhì)與選擇性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于現(xiàn)代有機(jī)合成研究中的技術(shù)，稱為微波合成。
微波合成反應(yīng)的機(jī)理微波對(duì)于不同的反應(yīng)體系產(chǎn)生的作用不同，它不僅可以加熱物質(zhì)，而且還可以對(duì)產(chǎn)生一些比較細(xì)小的變化過(guò)程中，加速物質(zhì)之間的作用，加快反應(yīng);也可以推遲物質(zhì)之間的反應(yīng)。從上述的總結(jié)來(lái)看，微波對(duì)反應(yīng)體系的作用是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程，至今還未能理順機(jī)理的規(guī)律，歸納如下：
1、加熱效應(yīng)
所謂的加熱效應(yīng)就是指微波在過(guò)程中可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱，大大提高了物質(zhì)的反應(yīng)速度。
微波加熱其本質(zhì)就是過(guò)程中的電磁能有效的轉(zhuǎn)變成熱能。他的轉(zhuǎn)變和物質(zhì)中分子的微觀粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡緊密相連，在但磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生：電子極化、介電極化、取向極化和原子極化前兩種極化的時(shí)間較長(zhǎng)，在十秒到十二秒和十秒十三秒之間，要快于微波頻率;后兩種極化的時(shí)間則和微波的頻率較為接近，可以將微波能轉(zhuǎn)變成熱能。
微波的強(qiáng)穿透性可以在物體的內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行加熱，密閉容器的壓力較大，溫度在升高的過(guò)程中反應(yīng)的速度也在不斷的加快，這些都會(huì)推進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的速度。
2、催化效應(yīng)
很多的有機(jī)化合物不會(huì)直接的吸收微波，主要是通過(guò)某種強(qiáng)烈的吸收微波的媒介將微波能傳遞給相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，如果是可以在微波的照射下就可以出現(xiàn)的催化反應(yīng)就是所謂的微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)，區(qū)分于普通的加熱效應(yīng)，他主要是通過(guò)催化劑和其他載體誘導(dǎo)發(fā)生的。
3、非熱效應(yīng)
化學(xué)的分支領(lǐng)域中微波已經(jīng)開(kāi)始廣泛的應(yīng)用了，與此同時(shí)，傳統(tǒng)的微波加熱效應(yīng)也受到了強(qiáng)烈的沖擊，通過(guò)實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響受環(huán)境的制約的同時(shí)也和微波、化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)。
微波可以加快反應(yīng)，也可以抑制反應(yīng)，也可以引導(dǎo)出現(xiàn)選擇性的反應(yīng)的發(fā)生。有人利用微波來(lái)合成磷酸鋅，這個(gè)現(xiàn)象用加熱效應(yīng)是無(wú)法解釋清楚的，在常規(guī)情況下，水溶性的磺化鈦青銅是無(wú)法產(chǎn)生的，這也說(shuō)明了非熱效應(yīng)的存在。
微波合成技術(shù)類(lèi)... 查看全文
