传感器与自动检测技术演示教程第11章 微波传感器

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第 11 章 微 波 传 感 器
11.1 微波概述
11.2 微波传感器的原理和组成
11.3 微波传感器的应用
11.1 微波概述
微波是波长为 1 mm ～1 m 的电磁波，可以细分为三个
波段： 分米波、厘米波、毫米波。微波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。微波具有下列特点：
① 定向辐射的装置容易制造；
② 遇到各种障碍物易于反射；
③ 绕射能力差；
④ 传输特性好，传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强
光的影响很小；
⑤ 介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例， 水
对微波的吸收作用最强。
11.2 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
微波传感器是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，此波遇到被测物体时将被吸收
或反射，使微波功率发生变化。若利用接收天线，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。
根据微波传感器的原理，微波传感器可以分为反射式和遮断式
两类。
1. 反射式微波传感器
反射式微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波
功率或经过的时间间隔来测量被测量的。通常它可以测量物体
的位置、位移、厚度等参数。
2. 遮断式微波传感器
遮断式微波传感器是通过检测接收天线收到的微波功
率大小来判断发射天线与接收天线之间有无被测物体或被测物
体的厚度、 含水量等参数的。
11.2.2 微波传感器的组成
微波传感器通常由微波发射器（即微波振荡器）、 微
波天线及微波检测器三部分组成。
1. 微波振荡器及微波天线
微波振荡器是产生微波的装置。由于微波波长很短，即
频率很高（ 300 MHz ～300 GHz ），要求振荡回路中具有非常
微小的电感与电容，因此不能用普通的电子管与晶体管构成微波
振荡器。 构成微波振荡器的器件有调速管、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。
由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管（管长为
10 cm 以上，可用同轴电缆）传输，并通过天线发射出去。为
了使发射的微波具有尖锐的方向性，天线要具有特殊的结构。
常用的天线如图 11-1 所示，其中有喇叭形天线（图（ a） 、
（b））、 抛物面天线（图（ c）、（ d））、 介质天线与
隙缝天线等。
喇叭形天线结构简单，制造方便，可以看作是波导管
的延续。喇叭形天线在波导管与空间之间起匹配作用，可以获
得最大能量输出。抛物面天线使微波发射方向性得到改善。
图11-1 常用的微波天线
(a) 扇形喇叭天线 ; (b) 圆锥形喇叭天线 ;
(c) 旋转抛物面天线 ; (d) 抛物柱面天线
(a) (b) (c) (d)
摘要：

第11章微波传感器11.1微波概述11.2微波传感器的原理和组成11.3微波传感器的应用11.1微波概述微波是波长为1mm～1m的电磁波，可以细分为三个波段：分米波、厘米波、毫米波。微波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。微波具有下列特点：①定向辐射的装置容易制造；②遇到各种障碍物易于反射；③绕射能力差；④传输特性好，传输过程中受烟雾、火焰、灰尘、强光的影响很小；⑤介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强。11.2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微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量的器件...

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