微波技术研究使用方法

A. 工业微波设备，微波技术在工业中的应用

近年来，微波技术正越来越广泛地被运用于医药工业的干燥工艺中。其可使物料较传统加工方法取得更好的干燥效果。国外发达国家微波技术的研发与应用已有20年的时间，但我国在这方面还处于起步阶段 。 ▲技术特点：由内而外使物料干燥
据了解，微波是一种高频电磁波，频率为300兆赫～30万兆赫，其波长为1毫米～1米。微波具备电场所特有的振荡周期短、穿透能力强、与物质相互作用可产生特定效应等特点。
传统干燥方法，如火焰、热风、蒸气、电加热等，均为外部加热干燥，物料表面吸收热量后，经热传导，热量渗透至物料内部，随即升温干燥。而微波干燥则完全不同，它是一种内部加热的方法。湿物料处于振荡周期极短的微波高频电场内，其内部的水分子会发生极化并沿着微波电场的方向整齐排列，而后迅速随高频交变电场方向的交互变化而转动，并产生剧烈的碰撞和摩擦（每秒钟可达上亿次），结果一部分微波能转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，使水的温度升高而离开物料，从而使物料干燥。也就是说，微波进入物料并被吸收后，其能量在物料电介质内部转换成热能。因此，微波干燥是利用电磁波作为加热源、被干燥物料本身为发热体的一种干燥方式。
微波干燥设备的核心是微波加热器，目前微波干燥的频率为915兆赫和2450兆赫两种，多用于片剂、胶囊剂、颗粒剂等制备工艺中湿颗粒的干燥，也可用于药材粉末、中药饮片、丸剂的干燥。除了用于连续化生产的微波干燥设备以外，还有间歇式箱式干燥设备，其主要用于原料药的干燥，对于糊状、黏度较大的中药浸膏的干燥也很适宜。
▲技术优势：干燥均匀、环保、节能
在传统的干燥工艺中，为提高干燥速度，需升高外部温度，加大温差梯度，然而随之容易产生物料外焦内生的现象。但采用微波加热时，不论物料形状如何，热量都能均匀渗透，并可产生膨化效果，利于粉碎。
不同性质的物料对微波的吸收不同，水分子对微波的吸收最大，因此物料内含水量较高的部位吸收微波多于含水量较低的部位。所以，在微波作用下，物料的干燥速率趋于一致，加热均匀。并且，微波干燥技术不影响被干燥物料的色、香、味及组织结构，有效成分也不易被分解、破坏。据了解，四川有关研究机构正在着手采用微波干燥替代传统的烘房干燥，以解决采用传统干燥方法干燥川芎等中药材时易产生干燥不均匀、不彻底的问题。
另外，微波是电能转换而来，开通电源即开始工作，不需要预热，无余热产生，而且微波设备结构紧凑，配套设施少、占地少（仅为传统干燥设备占地面积的20%~30%），操作方便，可连续作业，便于自动化生产和企业管理（可通过PLC编程控制及通过监视器观察干燥的全过程，在40℃~100℃之间任意调节温度）。据文献报道，微波干燥比烘箱干燥速度快10～20倍。
微波干燥工艺的能源利用率较高，这是因为微波的热量直接产生于湿物料内部，热损失少，热效率高（可达80%左右）。通常用微波干燥250～300千克的丸药，耗电仅83千瓦，能源利用率达70%。比较研究显示，用电热干燥某物料耗电为100千瓦，而用微波干燥同种等量的湿物料耗电仅为20千瓦。而且，微波设备几乎无环境和噪音污染，加工车间内无闷热感和蒸气弥漫，可大大改善工作环境。

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B. 微波技术的应用领域有哪些

磁控管与速调管是两种微波电子管，它们分别以不同的方式产生连续的微波振荡。

世界上第一个多腔磁控管，是前苏联工程师阿列克谢耶夫和马廖罗夫于1936到1937年间制成的，早于英国的兰德尔与布特，但他们发明的磁控管的影响不如英国同行的那么大。

在第二次世界大战期间，微波技术的研究围绕雷达的研制进行，从而推动了微波元器件、高功率微波管、微波电路和微波测量等技术的研究与开发。

第二次世界大战之后，微波技术的应用范围进一步扩大到通信领域，主要包括通常的微波接力通信和卫星通信。

C. 微波技术前景如何所需哪些方面的知识

微波功率应用处在一个关键的历史转折点，即从一般的加热干燥转向高科技应用。国内已经在微波等离子体、微波辅助催化化学反应、微波处理材料和微波生物和生理效应等方面取得了许多令人振奋的实验室科研成果。目前迫切需要将这些科研成果推向产业化，以使对我国的经济建设发生巨大的影响。
2、应当看到目前微波应用发展在特定时代下，形成几个方面问题：
●与国外设备相比稳定性有差距。
●制造工艺落后，难以形成规模经济。
●与其他科技技术衔接不够。
●微波技术的新成果落入深闺，无法转化，无法获取应有的经济效益。
成立微波应用工程研究中心，注重深入的展开微波工程和各应用学科穿插、结合，能找到微波规律和应用规律的明确会合点，发掘重大产业项目。具体的说，应尽可能的找到传统工艺流程和微波技术兼容的方法。在此基础上，进行新方向设备的研制，并逐步把成果推向产业化。
3、微波应用从加热干燥，转向高科技应用，已从实验室应用中暴露出许多问题，必须切实解决这些问题。
（1）即增加微波功率源的输出稳定性，强调功率的一致性，毫秒级调制手段和调制重复精度，研制超大功率的微波功率源。
（2）提高大功率微小传输元件，功率比例取样元件的质量。
（3）研究有效的传感工艺参数方法和闭环控制方法。
（4）为适应新的应用发展方向必须研究多种应用器设计方法，使应用器的设计具有高度兼容性及适应性。为逐步做到为各行业新方向中试设备的设计，具有将成功的单元技术，综合积木化的过程，微波应用工程研究中心必须加强这些设备单元的研制。
4、微波应用工程研究中心，必须使自己具有快速组织中等规模试验的能力，以减少许多项目，长期停留在实验未能转个向生产。因此微波应用工程研究中心必须备有规模试验的能力，就可以使微波应用工程研究中心在必要时可先住址组织规模实验，使超大规模产业化工程设计更具有可靠性。
5、成立微波应用工程研究中心最大意义是把大专院校、研究所、实验室的科研成果转到产业化，起到桥梁作用，以克服目前长期许多只见开花，不见结果的局面。

二、研究内容和目标：
1、联系磁控制管的生产单位，使其产品保持长寿命、高可靠、高效率协同方法，克服目前产品质量降低不理想的局面，在此基础上研究长寿命、高可靠、高稳定度的微波功率源。研制成套大功率微波元件及应用器设计方法，包括气相、液相、固相处理。及真空干燥应用器。研制高效、环保干燥设备、取代部分以蒸汽、油锅炉为能源的干燥领域。研制多种传感方法及闭环控制。
2、研究如下课题中等规模实验及产业化的途径：
（1）微波等离子体方法制备钠米、粉末技术，微波等离子体灭菌技术的研究，眼制内窥镜灭菌设备，手术材料的灭菌设备。
（2）研制微波石油高温烧结陶瓷和传统方法相结合的生产设备，使烧结陶瓷的时间缩短到传统电热法的三分之一，并提高固相反应，加快固相反映的质量。
（3）研制微波石油破乳设备，使油包水的乳液脱水，达到规范标准；研制石油废料及高凝石油微波裂解设备，使这些废油、高凝油成为高质量油。
（4）研制矿物的微波辅助热解设备，以使该设备用有色金属的硫化矿转变为有色的金属的氧化物，以解决云南有色金属硫化矿的问题及含硫金矿的问题。这个方法可推广用于含碳铁矿球团的微波加热革新高炉炼铁新工艺。
（5）系统研究微波辅助萃取技术，加快萃取速度，提高萃取质量，在此基础上研制多种萃取技术，加快萃取速度，提高萃取质量，在此基础上研制多种萃取设备。使在中药、制药、香料、化工行业中广泛应用。中药制药现代化是我国当前的一个大课题，微波萃取比超临界萃取更有优越性。此外在制药领域微波还可可以进行浓缩、灭菌、干燥。
（6）系统研究低气压微波干燥技术，研究多种馈能方法，探讨多种材料低温脱水工艺，研制多种真空干燥设备。

三、近期目标
明确实用方向就清楚了必须提高微波工程自身的基础建设。通过微波应用的具体项目，逐步的把科研成果较快的转向产业化。微波应用市场的前景是非常看好，目前有几个意义很大的项目可以开展，因为我们掌握着核心技术，通过努力可迅速打开市场，取得可观的经济利益。
1、医用低温微波等离子灭菌，医疗器件如胃镜、肠镜和塑料类型的医用器件一般不能用高温消毒，而用化学药水消毒容易在器件上产生残留，对人有潜在危害，消毒时间不够易发生病毒的交叉传染。医用低温微波等离子灭菌设备可以在较短的时间里完成低温或常温消毒。国内目前还是空白，国外少数发达国家有使用，但价格非常昂贵。此课题主要运用技术：微波技术、等离子放电技术、真空技术、微气流控制技术。
2、泵型微波干燥设备：热泵干燥技术是较先进的技术，最大特点是效率高，一度（KWH）可脱水3～5公斤，远低于常规蒸气干燥有许多优点，但能耗较大，一度电脱水仅为0.5公斤。若两项技术结合，在干燥工程中将有重大创新,此设备真正做高效、环保、适应性强，可替代许多传统干燥设备，进入各行各业。热泵型微波干燥备有实验成功报道，国外发达国家也刚准备大力开发、推广。
3、波化工试验设备与微波化工工程：微波在化学领域的应用成为当今一大热门，不但涉及干燥、加热，还发展到催化、水解、消解、焚化、脱硫、石油破乳、脱蜡、解冻、材料改性、陶瓷烧结、气相沉积、金刚石度膜、橡胶硫化。实验室的技术转化需要工程技术实力，目前就微波工程技术来讲，我单位设计人员积累了大量经验，是国内最强的微波应用工程研发队伍。比如：去年橡胶硫化改型设计后，整机性能大到国外先进水平，不到一年售出0条线，销售额进1000完，并把国外厂商微波橡胶硫化设备在国内销售推入谷池。
4、微波萃取设备和成套装置：中药制药现代意义不需多讲，市场缺乏微波萃取的成套装置，从去年推出微波萃取罐，到现在仅一年，我们已经售出进十台设备（但不成套），市场反馈信息分析，大、中、小成套微萃取设备需求量巨大，微波萃取比超临界萃取、超声波萃取、化学萃取更优越性，也更符合我们国情，热有相应的配套工艺，市场开阔将有巨大的空间。

四、结论
我们已经积累了微波工程领域丰富的经验，领先国内同行、微波应用技术的一些方面也处于国际领先地位。多年来帮助全国各行业，各大专院校，科研机构做了大量研究工作，涉及到很广的学科和行业，这是一份很大的无形资产。成立省级或国家级微波工程研究中心，并有一定的启动经费，就可以在尽段时间内，将微波应用工程推入规模经济阶段。许多发达国家微波应用工程市场每年均有几亿美员，作为发展中国家，起前景十分看好。国外微波应用市场设备价格比国内高出7～8倍，只要我们做好内功，微波设备走出国门将不是遥远的事情。

D. 微波技术在食品工业中的广泛应用

七十年代以来,研究微波能在食品工业中的应用已向纵深发展。目前,在食品工业生产中微波已应用于食品的解冻、干燥、烘烤、蒸煮,以及消毒、灭菌和控制寄生虫等,对其在许多方面的优越性已得到肯定,同时也发现一些不足之处,人们正在努力探索,使其更加完善。可以预言,微波能代替或部分代替其它能源用于食品工业的日子不会很远了。微波技术在食品中的应用如下：
一、用于粉状、颗粒、片状等食品、药品、营养品、粮食制品、农副产品、牛肉、肉脯、方便面、速食品、米粉的干燥、杀菌，杏仁、花生、红枣、桃仁、板粟的烘烤、膨化、杀菌、脱皮，酱菜、卤味、各种肉制品小包装的防霉、杀菌、保鲜，还用于科研院校的研究。
二、各种小包装食品、糕点、饼干、果脯、豆制品、熟食、调味品等的加热、干燥与杀菌处理和防霉、杀菌保鲜；也适用于对海产品的干燥；面包、糖、干果、茶叶、烟叶、果蔬菜等粮食制品的膨化、脱水、干燥、杀菌防霉处理；各种口服液、中西药材、药丸、药片、药粉等的干燥与杀菌处理；休闲、薯片、薯仔片、虾片、鱼干、鱼胞等的膨化；冷冻食品的解冻；大豆干燥脱腥；冶金、化工产品的煅烧、干燥、硫化、还原；印染、陶瓷、玻纤、化纤、棉纱、木材、皮革、竹制品、蜂窝纸板制品、瓦楞纸板、石膏板、大理石等工业产品的干燥、固化、定型、杀虫、防霉、煅烧。
除以上功能以外，工业微波还用于一些大、中、小型实验室的研究、开发、试验；酒店、餐馆的快速加工食品。

E. 微波的其它应用

微波波长约在1m~0.1mm（相应频率约为300MHz到300GHz）之间的电磁波。这段电磁频谱包括分米波、 厘米波、毫米波和亚毫米波等波段。在雷达和常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示更细的波段划分。
以上关于微波的波长或频率范围，是一种传统上的约定。从现代微波技术的发展来看,一般认为短于1毫米的电磁波（即亚毫米波）属于微波范围，而且是现代微波研究的一个重要领域。
从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有一些不同于其他波段的特点。微波在电子学方面的特点表现在它的波长比地球上很多物体和实验室中常用器件的尺寸相对要小很多，或在同一量级。这和人们早已熟悉的普通无线电波不同，因为普通无线电波的波长远大于地球上一般物体的尺寸。当波长远小于物体（如飞机、船只、火箭、建筑物等）的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。利用这个特点，在微波波段能制成高方向性的系统（如抛物面反射器）。当波长和物体（如实验室中的无线电设备）的尺寸有相同量级时，微波的特点又与声波相近,例如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似于喇叭、箫和笛；谐振腔类似于共鸣箱等。波长和物体尺寸在同一量级的特点，提供了一系列典型的电磁场边值问题。
在物理学方面，分子、原子与核系统所表现的许多共振现象都发生在微波的范围，因而微波为探索物质的基本特性提供了有效的研究手段。
由于这些特点，微波的产生、放大、发射、接收、传输、控制和测量等一系列技术都不同于其他波段（见微波电子管、微波测量等）。
微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。若干形式的微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)的发明，是另一标志。
在第二次世界大战中，微波技术得到飞跃发展。因战争需要，微波研究的焦点集中在雷达方面，由此而带动了微波元件和器件、高功率微波管、微波电路和微波测量等技术的研究和发展。至今，微波技术已成为一门无论在理论和技术上都相当成熟的学科，又是不断向纵深发展的学科。
微波振荡源的固体化以及微波系统的集成化是现代微波技术发展的两个重要方向。固态微波器件在功率和频率方面的进展，使得很多微波系统中常规的微波电子管已为或将为固体源所取代。固态微波源的发展也促进了微波集成电路的研究。
频率不断向更高范围推进，仍然是微波研究和发展的一个主要趋势。60年代激光的研究和发展，已越过亚毫米波和红外之间的间隙而深入到可见光的电磁频谱。利用常规微波技术和量子电子学方法，已能产生从微波到光的整个电磁频谱的辐射功率。但在毫米波－红外间隙中的某些频率和频段上，还不能获得足够用于实际系统的相干辐射功率。
微波的发展还表现在应用范围的扩大。微波的最重要应用是雷达和通信。雷达不仅用于国防，同时也用于导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面。通信应用主要是现代的卫星通信和常规的中继通信。射电望远镜、微波加速器等对于物理学、天文学等的研究具有重要意义。毫米波微波技术对控制热核反应的等离子体测量提供了有效的方法。微波遥感已成为研究天体、气象和大地测量、资源勘探等的重要手段。微波在工业生产、农业科学等方面的研究，以及微波在生物学、医学等方面的研究和发展已越来越受到重视（见微波应用、微波能应用、微波医学应用等）。
微波与其他学科互相渗透而形成若干重要的边缘学科，其中如微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等，已经比较成熟。微波声学的研究和应用已经成为一个活跃的领域。微波光学的发展，特别是70年代以来光纤技术的发展，具有技术变革的意义(见微波和射频波谱学)。
常用的无线传输介质是微波、激光和红外线，通信介质也称为传输介质，用于连接计算机网络中的网络设备，传输介质一般可分为有线传输介质和无线传输介质！
从理论上说，微波可以充当一种武器，打击任何电子系统，让汽车、飞机和核电站陷入瘫痪。此外，微波武器还能在不导致伤亡情况下让人产生灼痛感，可用于驱散人群。
控导波管上安装的发射器。电磁铁施加器（空腔）内的波导结构是来自于能量耦合。反射的电磁能量是依赖于的空腔的尺寸和介电加热的加热产品。通过使用调谐器的反射的电磁能量的量可以被最小化，以提高效率的最佳。

F. 微波是不是电磁波微波的应用是什么明天中考！紧急救命

微波是指频率为300MHz-3000GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到0.1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量为1 99×l0 -25～ 1．99×10-22j．
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。 从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点：
穿透性
微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。
选择性加热
物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。
热惯性小
微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。
似光性和似声性
微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机，舰船，汽车建筑物等）尺寸相对要小得多，或在同一量级上。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小；使系统更加紧凑；可以制成体积小，波束窄方向性很强，增益很高的天线系统，接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体方位和距离，分析目标特征。 由于微波波长与物体（实验室中无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与声波相似，即所谓的似声性。例如微波波导类似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似与声学喇叭，萧与笛；微波谐振腔类似于声学共鸣腔
非电离性
微波的量子能量还不够大，不足与改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键。再有物理学之道，分子原子核原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围，因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用这一特性，还可以制作许多微波器件
信息性
由于微波频率很高，所以在不大的相对带宽下，其可用的频带很宽，可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大，所以现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外都是工作在微波波段。另外，微波信号还可以提供相位信息，极化信息，多普勒频率信息。这在目标检测，遥感目标特征分析等应用中十分重要
[编辑本段]微波的非热效应
微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应，如电效应、磁效应及化学效应等．在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子将会产生变形和振动，使细胞膜功能受到影响，使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生物作用的改变，进而可影响中枢神经系统等．微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律，会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍．对微波的非热效应，人们还了解的不很多．当生物体受强功率微波照射时，热效应是主要的(一般认为，功率密度在在10mW／cm2者多产生微热效应．且频率越高产生热效应的阈强度越低)；长期的低功率密度(1 m W／cm2 以下)微波辐射主要引起非热效应．
[编辑本段]微波加热的原理
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的运动秀相互摩擦效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
[编辑本段]微波杀菌的机理
微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，微波能使细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸[RNA]和脱氧核糖核酸[DNA]，是由若干氢键松弛，断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变甚至断裂。 微波萃取的原理 利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。它的原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中；微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前，除主要用于环境样品预处理外，还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。在国内，微波萃取技术用于中草药提取这方面的研究报道还比较少。 微波萃取的机理可从以下3个方面来分析：①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24．5亿次／s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。模拟的有限宇宙微波背景辐射图象 〖图片说明：模拟的有限宇宙微波背景辐射图象，匹配的圆圈上具有相同的冷热分布。〗 微波 波长约从1米～1毫米（相应的频率约从 300兆赫到300吉赫）的电磁波。这段电磁频谱包括分米波、 厘米波和毫米波等波段。在雷达和常规微波技术中，常用拉丁字母代号表示更细的波段划分。 以上关于微波的波长或频率范围，是一种传统上的约定。从现代微波技术的发展来看,一般认为短于1毫米的电磁波（即亚毫米波）属于微波范围，而且是现代微波研究的一个重要领域。 从电子学和物理学的观点看，微波这段电磁谱具有一些不同于其他波段的特点。微波在电子学方面的特点表现在它的波长比地球上很多物体和实验室中常用器件的尺寸相对要小很多，或在同一量级。这和人们早已熟悉的普通无线电波不同，因为普通无线电波的波长远大于地球上一般物体的尺寸。当波长远小于物体（如飞机、船只、火箭、建筑物等）的尺寸时，微波的特点和几何光学的相似。利用这个特点，在微波波段能制成高方向性的系统（如抛物面反射器）。当波长和物体（如实验室中的无线电设备）的尺寸有相同量级时，微波的特点又与声波相近,例如微波波导类似于声学中的传声筒;喇叭天线和缝隙天线类似于喇叭、箫和笛；谐振腔类似于共鸣箱等。波长和物体尺寸在同一量级的特点，提供了一系列典型的电磁场边值问题。 在物理学方面，分子、原子与核系统所表现的许多共振现象都发生在微波的范围，因而微波为探索物质的基本特性提供了有效的研究手段。 由于这些特点，微波的产生、放大、发射、接收、传输、控制和测量等一系列技术都不同于其他波段（见微波电子管、微波测量等）。 微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。若干形式的微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)的发明，是另一标志。 在第二次世界大战中，微波技术得到飞跃发展。因战争需要，微波研究的焦点集中在雷达方面，由此而带动了微波元件和器件、高功率微波管、微波电路和微波测量等技术的研究和发展。至今，微波技术已成为一门无论在理论和技术上都相当成熟的学科，又是不断向纵深发展的学科。 微波振荡源的固体化以及微波系统的集成化是现代微波技术发展的两个重要方向。固态微波器件在功率和频率方面的进展，使得很多微波系统中常规的微波电子管已为或将为固体源所取代。固态微波源的发展也促进了微波集成电路的研究。 频率不断向更高范围推进，仍然是微波研究和发展的一个主要趋势。60年代激光的研究和发展，已越过亚毫米波和红外之间的间隙而深入到可见光的电磁频谱。利用常规微波技术和量子电子学方法，已能产生从微波到光的整个电磁频谱的辐射功率。但在毫米波－红外间隙中的某些频率和频段上，还不能获得足够用于实际系统的相干辐射功率。 微波的发展还表现在应用范围的扩大。微波的最重要应用是雷达和通信。雷达不仅用于国防，同时也用于导航、气象测量、大地测量、工业检测和交通管理等方面。通信应用主要是现代的卫星通信和常规的中继通信。射电望远镜、微波加速器等对于物理学、天文学等的研究具有重要意义。毫米波微波技术对控制热核反应的等离子体测量提供了有效的方法。微波遥感已成为研究天体、气象和大地测量、资源勘探等的重要手段。微波在工业生产、农业科学等方面的研究，以及微波在生物学、医学等方面的研究和发展已越来越受到重视（见微波应用、微波能应用、微波医学应用等）。 微波与其他学科互相渗透而形成若干重要的边缘学科，其中如微波天文学、微波气象学、微波波谱学、量子电动力学、微波半导体电子学、微波超导电子学等，已经比较成熟。微波声学的研究和应用已经成为一个活跃的领域。微波光学的发展，特别是70年代以来光纤技术的发展，具有技术变革的意义(见微波和射频波谱学)。 常用的无线传输介质是微波、激光和红外线，通信介质也称为传输介质，用于连接计算机网络中的网络设备，传输介质一般可分为有线传输介质和无线传输介质！

G. 微波原理与技术

微波的波段、特点及其应用，在科技迅猛发展的今天，我们要关注最新发展动态，真正做到学以致用，拓展自己的知识面，为后续课程打好基础。核心是在对导行波的分类的基础上推导了导行系统传播满足的微波的波段分类、特点与应用（TE、TM、TEM）和基本求解方法，给出了导行系统、导行波、导波场满足的方程；本征值---纵向场法、非本征值---标量位函数法（TEM）。
1． 微波的定义— 把波长从1米到1毫米范围内的电磁波称为微波。在整个电磁波谱中，微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波三个波段。
2． 微波具有如下四个主要特点：1) 似光性、2) 频率高、3) 能穿透电离层、4) 量子特性。
3． 微波技术的主要应用：1) 在雷达上的应用、2) 在通讯方面的应用、3) 在科学研究方面的应用、4) 在生物医学方面的应用、5) 微波能的应用。
4． 微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。

H. 微波技术的应用

微波技术的应用：

1、微波制茶工艺

充分发挥微波微波热效应和非热特殊效应作用，升温速度快，茶叶中的水分子在微波电磁场中被极化，使茶叶从内部深层快速升温，达到钝化酶的

临界点温度，非常适合绿茶及其它特种茶的杀青和干燥作业。茶叶的有效营养成分基本不损失，而且色、香、味都大大好于传统的加工方法。

2、食品工业

民以食为天，食品工业是我国迅速崛起的支柱产业。利用微波可对食品进行干燥菌、熟化、焙烤、脱腥、膨化和保鲜处理。目前已用于米粉、麦片、豆奶粉、袋装、卤菜类、肉类小包装、方便面、保健茶、糕点、牛肉干、薯仔片、鱼片干、盐水鸭、腰果、花生米、瓜子、大豆等许多方面的生产中。我公司每年都生产大量的微波设备应用于食品工业。

3、制药工业

微波技术在制药工业上的应用主要在以下几个方面：粉状、颗粒状、片状、丸状粘液状等医药制品的干燥灭菌，中草药材的快速干燥、杀虫、灭菌。中草药微波萃取，口服液的杀菌等方面。

4、木材加工

微波可对1－6公分厚的木板进行均匀、快速烘干，干燥只需十几分钟，且不开裂变形小，同时杀死木材内部的卵虫和幼虫；也可对胶合板或拼板胶接的固化处理以及竹制品木制工艺品干燥、灭霉、杀菌。

5、橡胶工业

日本用2450MHz、5～10kw微波加热设备对轮胎作一次加热，升温到硫化温度后用热风保温，可硫化3～4 吨重量的轮胎；美国采用915MHz、50kw喇叭天线作为辐射热器利用程序控制对大型轮胎进行旋转扫描，其优点是加热均匀、硫化时间缩短三分之一。我公司研制的微波橡胶硫化设备在造型、结构、性能、硫化质量等方面均可和日本、德国等进口设备相媲美。

I. 微波炉的原理及使用方法的得当之处

微波炉 【简介】 微波炉，顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有"个性"，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。 微波是指波长为0．01～1米的无线电波，其对应的频率为30000兆赫到300兆赫。为了不干扰雷达和其他通信系统，微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫。 微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。 【基本构造】 ①门安全联锁开关——确保炉门打开，微波炉不能工作，炉门关上，微波炉才能工作； ②视屏窗——有金属屏蔽层，可透过网孔观察食物的烹饪情况； ③通风口——确保烹饪时通风良好； ④转盘支承——带动玻璃转盘转动； ⑤玻璃转盘——装好食物的容器放在转盘上，加热时转盘转动，使食物烹饪均匀； ⑥控制板——控制各档烹饪； ⑦炉门开关——按此开关，炉门打开。 【工作原理】 (1)炉腔。炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。目前，则是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。国内独创的自动升降型转盘，使得加热更均匀，烹饪效果更理想。 (2) 炉门：炉门是食品的进出口，也是微波炉炉腔的重要组成部分。对它要求很高，即要求从门外可以观察到炉腔内食品加热的情况，又不能让微波泄漏出来。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夹层中的金属网的网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。 为了防止微波的泄漏，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上有微波泄漏的问题了。 为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了。 由于门封条容易破损或老化而造成防泄作用降低，因此现在大多数微波炉均采用抗流槽结构来防止微波泄漏，很少采用硅橡胶门封条。抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。广东格兰仕企业（集团）公司生产的格兰仕微波炉所采用的就是国际上最先进的抗流槽结构和生产工艺，加上其开发研制的多重防微波泄漏技术，使微波泄漏控制技术达到国际先进水平。 (3) 电气电路：电气电路分高压电路、控制电路和低压电路三部分。 (a) 高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。 (b) 磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的阴极电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。 (c) 低压电路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。 (4) 定时器。微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间过后，定时器自动切断微波炉主电路。 (5) 功率分配器。功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间（即磁控管断续工作时，工作、停止时间的比例），从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。机械控制式一般有3～6个刻度文件位，而计算机控制式微波炉可有10个调整档位。 (6) 联锁微动开关。联锁微动开关是微波炉的一组重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。 (7) 热断路器。热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。 【微波加热原理】 微波加热的原理简单说来是：当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，使整个物体受热均匀，升温速度也快。 发明与发现 使用微波来烹饪食物的方法是首先由Percy Spencer想到的，Percy Spencer过去为Raytheon公司建造雷达设备的磁电管。一天他在一个启动的雷达设备上工作时，突然发觉自己放在口袋里的巧克力融化了。经Percy Spencer的思索和研究，发现他的巧克力是被微波所溶化。 【使用微波炉的禁忌】 1.忌用普通塑料容器：一是热的食物会使塑料容器变形，二是普通塑料会放出有毒物质，污染食物，危害人体健康。使用专门的微波炉器皿盛装食物放入微波炉中加热， 2.忌用金属器皿：因为放入炉内的铁、铝、不锈钢、搪瓷等器皿，微波炉在加热时会与之产生电火花并反射微波，既损伤炉体又加热不熟食物。 3.忌使用封闭容器：加热液体时应使用广口容器，因为在封闭容器内食物加热产生的热量不容易散发，使容器内压力过高，易引起爆破事故。即使在煎煮带壳食物时，也要事先用针或筷子将壳刺破，以免加热后引起爆裂、飞溅弄脏炉壁，或者溅出伤人。 4.忌超时加热：食品放入微波炉解冻或加热，若忘记取出，如果时间超过2小时，则应丢掉不要，以免引起食物中毒。 5.忌将肉类加热至半熟后再用微波炉加热：因为在半熟的食品中细菌仍会生长，第二次再用微波炉加热时，由于时间短，不可能将细菌全杀死。冰冻肉类食品须先在微波炉中解冻，然后再加热为熟食。 6.忌再冷冻经微波炉解冻过的肉类：因为肉类在微波炉中解冻后，实际上已将外面一层低温加热了，在此温度下细菌是可以繁殖的，虽再冷冻可使其繁殖停止，却不能将活菌杀死。已用微波炉解冻的肉类，如果再放入冰箱冷冻，必须加热至全熟。 7.忌油炸食品：因高温油会发生飞溅导致火灾。如万一不慎引起炉内起火时，切忌开门，而应先关闭电源，待火熄灭后再开门降温。 8.忌将微炉置于卧室，同时应注意不要用物品覆盖微波炉上的散热窗栅。 9.忌长时间在微波炉前工作：开启微炉后，人应远离微波炉或人距离微波炉至少在1米之外。 【清洗微波炉的方法】 微波炉用过后若不随即擦拭，很容易在内部结成油垢，所以只好用特别的招数除垢：将一个装有热水的容器放入微波炉内热两三分钟，让微波炉内充满蒸气，这样可使顽垢因饱含水分而变得松软，容易去除。 清洁时，用中性清洁剂的稀释水先擦一遍，再分别用清水洗过的抹布和干抹布作最后的清洁，如果仍不能将顽垢除掉，可以利用塑料卡片之类来刮除，千万不能用金属片刮，以免伤及内部。最后，别忘了将微波炉门打开，让内部彻底风干。 【使用与维护】 [一]微波炉要放置在通风的地方，附近不要有磁性物质，以免干扰炉腔内磁场的均匀状态，使工作效率下降。还要和电视机、收音机离开一定的距离，否则会影响视、听效果。 [二]炉内未放烹饪食品时，不要通电工作。不可使微波炉空载运行，否则会损坏磁控管，为防止一时疏忽而造成空载运行，可在炉腔内置一盛水的玻璃杯。 [三]凡金属的餐具，竹器、塑料、漆器等不耐热的容器，有凹凸状的玻璃制品，均不宜在微波炉中使用。瓷制碗碟不能镶有金、银花边。盛装食品的容器一定要放在微波炉专用的盘子中，不能直接放在炉腔内。 [四]微波炉的加热时间要视材料及用量而定，还和食物新鲜程度、含水量有关。由于各种食物加热时间不一，故在不能肯定食物所需加热时间时，应以较短时间为宜，加热后可视食物的生熟程度再追加加热时间。否则，如时间太长，会使食物变得发硬，失去香、色、味。按照食物的种类和烹饪要求，调节定时及功率（温度）旋钮，可以仔细阅读说明书，加以了解。 [五]带壳的鸡蛋、带密封包装的食品不能直接烹调。以免爆炸。 [六]一定要关好炉门，确保连锁开关和安全开关的闭合。微波炉关掉后，不宜立即取出食物，因此时炉内尚有余热，食物还可继续烹调，应过1分钟后再取出为好。 七]炉内应经常保持清洁。在断开电源后，使用湿布与中性洗涤剂擦拭，不要冲洗，勿让水流入炉内电器中。 [八]定期检查炉门四周和门锁，如有损坏、闭合不良，应停止使用，以防微波泄漏。不宜把脸贴近微波炉观察窗，防止眼睛因微波辐射而受损伤。也不宜长时间受到微波照射，以防引起头晕、目眩、乏力、消瘦、脱发等症状，使人体受损。 【微波炉的利与弊】 微波炉由于烹饪的时间很短，能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌。 微波炉虽然快捷，但它的危害性却很少有人知道。早在1961年，美国科学家戈登就发现，微波炉的微波在人身体上沿神经纤维造成乙酰胆碱（一种激素物质）的积累，即使微波炉的微波发射极其微弱，也会引起许多疾病。这个发现在不久之后，又得到了法国居里基金会研究人员达尔达隆的证实。 微波炉的电磁外溢（由于采取了安全措施，这种外溢量很小）能造成永远不能愈合的烧伤，微波炉能把半径3—5米的磁场结构破坏，在微波炉附近，由于人体细胞振荡所产生的磁场会被扰乱。据美国研究人员试验，长时间呆在微波炉旁会引起心跳变慢。一天工作完了就会感到全身疼痛，睡眠被扰乱，记忆力也会发生变化。 此外，微波炉对食物的破坏十分可怕，“煮”过的或仅仅回了一回锅的、解冻过的食物，就不再有任何活性维生素了，只剩下一些热量在胃里“滥竽充数”。因此，人们不能图方便就经常使用微波炉。另外，使用微波炉的人，应该多食用一些含维生素类饮食（生菜、粗粮等）来维持人体所需的能量。