1、8.1 微波傳感器,8.1.1 概述 1. 微波的性質(zhì)及特點(diǎn) （1）性質(zhì)：微波是指波長(zhǎng)在1mm 1m之間的電磁波，它既具有電磁波的性質(zhì)，又與普通的無線電波及光波有所不同 （2）特點(diǎn) 在空間直線能夠傳輸，可定向輻射； 遇到各種障礙物時(shí)易于反射； 繞射能力差； 傳輸特性好 介質(zhì)對(duì)微波的吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成比例，水對(duì)微波的吸收作用最強(qiáng)。,8.1 微波傳感器,2. 微波振蕩器及微波天線 微波振蕩器和微波天線是微波傳感器的重要組成部分。 微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置。由微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)通過天線發(fā)射出去。為了使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性，天線要具有特殊的結(jié)構(gòu)。常用的天線有喇叭形、 拋物面形、 介質(zhì)

2、天線與隙縫天線等。,8.1 微波傳感器,喇叭形天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可以看作是波導(dǎo)管 的延續(xù)。喇叭形天線在波導(dǎo)管與空間之間起匹配作用，可以獲得最大能量輸出。 拋物面天線使微波發(fā)射方向性得到改善。,圖8.1 常用的微波天線 扇形喇叭天線; (b) 圓錐形喇叭天線; (c) 旋轉(zhuǎn)拋物面天線; (d) 拋物柱面天線,8.1 微波傳感器,8.1.2 微波傳感器及其分類 微波傳感器是利用微波特性來檢測(cè)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(cè)物體時(shí)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(cè)物體或由被測(cè)物體反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路，即可

3、以顯示出被測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了微波檢測(cè)。,8.1 微波傳感器,微波傳感器的類別： (1) 反射式傳感器 這種微波傳感器是通過檢測(cè)被測(cè)物反射回來的微波功率或經(jīng)過的時(shí)間間隔來獲得被測(cè)量的。一般它可以測(cè)量物體的位置、位移、厚度等參數(shù)。 (2) 遮斷式傳感器 這種微波傳感器是通過檢測(cè)接收天線收到的微波功率大小來判斷發(fā)射天線與接收天線之間有無被測(cè)物體或被測(cè)物體的位置、 被測(cè)物中的含水量等參數(shù)。,8.1 微波傳感器,8.1.3 微波傳感器的優(yōu)點(diǎn)及存在問題 1. 微波傳感器的優(yōu)點(diǎn) （1）有極寬的頻譜可供選用，可根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)選擇不同的測(cè)量頻率； （2）在煙霧、粉塵、水氣、化學(xué)氣氛以及高、低溫環(huán)境中對(duì)檢測(cè)信號(hào)的傳

4、播影響極小，因此可以在惡劣環(huán)境下工作； （3）時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)與實(shí)時(shí)處理，便于自動(dòng)控制； ,8.1 微波傳感器,（4）測(cè)量信號(hào)本身就是電信號(hào)，無須進(jìn)行非電量的轉(zhuǎn)換，從而簡(jiǎn)化了傳感器與微處理器間的接口，便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控； （5）微波無顯著輻射公害。 2. 微波傳感器存在的問題 微波傳感器存在的主要問題是零點(diǎn)漂移和標(biāo)定問題尚未得到很好的解決。其次，使用時(shí)外界環(huán)境因素影響較多，如溫度、氣壓、取樣位置等。,8.1 微波傳感器,8.1.4 微波傳感器的應(yīng)用 1. 微波定位傳感器,圖8.2 微波定位傳感器原理圖,8.1 微波傳感器,2. 微波液位計(jì),圖8.3 微波液位原理圖,8.1 微波傳感器,3. 微波物位計(jì),圖8.4 微波物位計(jì)原理框圖,8.1 微波傳感器,4. 微波溫度傳感器,圖8.5 微波溫度傳感器原理框圖,8.1 微波傳感器,5. 微波多普勒傳感器 利用多普勒效應(yīng)可以探勘測(cè)運(yùn)動(dòng)