前言：中文期刊网精心挑选了微波技术的基本原理范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
微波技术的基本原理范文1
关键词： 无线电力传输技术 电磁感应 射频 原理与应用前景
1.引言
自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想――在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。
2.无线电力传输的发展历史
19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889―1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901―1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。
2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。
2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。
2006年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。
2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林・索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。
2008年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。
2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。
3.无线电力传输的基本原理
3.1电磁感应――短程传输
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
3.2电磁耦合共振――中程传输
中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。
具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。
3.3微波/激光――远程传输
理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念。其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。
4.无线电力技术的应用前景
无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。
4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能
高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。
4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题
我国的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。可是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路，这时无线输电技术就有了用武之地。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。
4.3传送卫星太阳能电站的电能
所谓卫星太阳能电站，就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。并且一年中有99%的时间是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太阳能电池板把阳光直接转变为电能，或者用太阳能聚光镜把阳光汇聚起来作为热源，像地面热电厂一样发电。这样产生的电能供给微波源或激光器，然后采用无线输电技术将大功率电磁射束发送至地面，接收到的微波能量经整流器后变成直流电，由变、配电设施供给用户。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
4.4无接点充电插座
随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。如：电动牙刷、“免电池”无线鼠标、无线供电“膜片”/“垫”等。无线供电“膜片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。
4.5给以微波发动机推进的交通运输工具供电
现在大部分交通运输工具燃烧石油产品，其发动机叫做柴油发动机、汽油发动机等。与此类比，以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3―300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，因为要设计出在如此高的频率下工作的发动机非常困难。如果思路加以改变，把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。煤、石油、天然气的存储量有限，而日消耗量巨大，总有耗尽之日，到那时卫星太阳能电站可望成为能源供给的主干，通过无线输电技术就可以直接把微波能量输给交通运输工具。
4.6在月球和地球之间架起能量之桥
世界人口的不断增长和地球资源的日益耗尽，太阳系中其他星球的开发利用是人类一直以来的夙愿。月球是地球的天然卫星，其上资源丰富，地域辽阔，是首先要开发的星体。未来人类对月球的利用主要是移民和资源获取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太阳能电池的原料。如果先在月球上建立起工厂，然后把太阳能电站直接建在月球上，比起建在地球静止同步轨道上要容易些，借助于微波束或激光束把电能发送到地球。
5.结语
随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题、新能源（电动）汽车、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站等。在世界经济迅速发展的今天，节能和新的、可再生能源的开发是摆在能源工作者面前的首要问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的干净能源。除核能、地热能和潮汐能之外，地球上的所有能源都来自太阳，建造卫星太阳能电站是解决人类能源危机的重要途径。要将相对地球静止的同步轨道上的电能输送的地面，无线输电技术将发挥至关重要的作用。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是，每一种无线传输方式，都有一系列问题需要解决，如电能传输效率问题，电力公司如何收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害，等等。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。
参考文献:
［1］白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用［J］.湘南学院学报，2010，31，（5）：51-53.
微波技术的基本原理范文2
关键词：前馈；失真；放大器；频谱调制
中图分类号：TN911文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2009)05-176-03
Simulation Design of Feedforward Amplifier
ZHANG Rui,ZHANG Yonghui
(Micromave Research Division No.38 Research Institute of China Electronic Technology Corporation,Hefei,230031,China)
Abstract：In this paper,the principle of feedforward power amplifier is presented.Regarding to multi-carrier system require power amplifier more high intermixing modulation restrain,the feedforward circuit is designed,model is built and optimized by microwave office.Then the mostly reason of error amplification cancellation problem is analysed.The realization figure is introduced for solving the problem.It′s help for the design about multi-carrier system.
Keywords：feedforward;distortion;amplifier;spectrum modulation
0 引 言
随着现代通讯技术的快速发展，高效率的频谱调制技术(QPSK或QAM)需要在放大过程中也保持高线性。然而，几乎所有的放大器都具有非线性特性，因此，采用何种技术来消除这种非线性对输出信号带来的不利影响，就成为线性放大器设计中需要研究的一个问题。目前，对功率放大器进行线性化主要有功率回退、负反馈、预失真、前馈、有源偏置和具有非线性元件的线性放大器(LINC)等技术。其中，功率回退技术能够有效改善窄带信号的线性度，但其效率并不令人满意；有源偏置技术和LINC技术虽然具有较高的效率，但其或对部分器件提出的较高要求、或因复调相信号而需要匹配良好的两路均衡放大链等，都导致其在设计使用方面需要投入更多的精力。而预失真和前馈技术，因其具有较高的准确度和稳定度，并兼顾了一定的效率，因此成为改善宽带信号线性度的主要技术。特别是前馈技术，在良好的设计前提下，往往能够提供更优良的电路性能。
1 基本原理及仿真
前馈技术由贝尔试验室的H.S.Black提出，早期因其本身的特点，如：开环电路导致器件特性随时间变换不能被补偿；在整个频带内电路的转移特性要求严格；前馈的实现需要辅助放大器，提高了成本和设计复杂度等问题而没有被重视。随着对线性化技术研究的深入，其固有的诸多潜在优点也逐渐被大家所认可。前馈技术的基本原理框图如图1所示，由于在前馈放大器的设计中，合适的耦合因子的选择以及辅助放大器本身的特性漂移等对误差信号的抵消有着极大的影响，因此，在实际设计前，应对电路进行仿真设计，并根据仿真结果确定是否需要增加自适应调整电路。
仿真设计中采用一个输出功率约80 W的LDMOS功率管作为仿真的基础器件，着重仿真在一定的功率回退基础上，误差放大器的增益漂移对整个前馈电路的影响。并根据仿真结果得出在预期的交调失真抑制目标下，该误差放大器可以承受的增益改变。为了简化仿真过程，在仿真中忽略了功率管等器件的插入相位问题。图2，图3为基本的仿真电路图及仿真结果，从结果中可以看出，在合适的耦合因子和增益下，前馈可以较好地改善交调抑制结果。
图4中兰色粗实线部分为增加辅助放大器后的频谱，红色细线部分为未加辅助放大器的输出频谱。从仿真结果可以看出，前馈改善了约50 dB的交调，但在实际使用中，如此巨大的交调抑制改善基本不可实现，其主要原因在于误差放大器本身的增益波动，和实际设计中使用延迟线不能完全等效放大器的插入相位。
在误差放大器回路中增加可调衰减器，以仿真误差放大器的增益波动，从图4的仿真结果可以得知，在误差放大器的增益波动±0.2 dB的情况下，交调抑制结果变差了将近26 dB。同样地，主放大器的增益波动，也会导致输入误差放大器的信号对消不理想，甚至失效，从而影响到交调抑制的改善结果。因此，为降低对主放大器和误差放大器的设计要求，并在一定程度上满足目前对多载波系统的设计要求，可在电路中增加自适应调整电路，其框图可构建成如图5所示的电路。
图5框图中增加了射频预失真器件，能够帮助改善环路性能，提高整个环路的效率。更进一步的方法是：在图5的基础上，将输入信号和输出耦合信号进行包络比较。
在同样的包络电平情况下，由于非线性失真主要表现在包络幅值的压缩等特性，通过控制两个包络信号的差值最小，来调整误差放大器的增益和相位特性。
2 结 语
对前馈放大进行了计算机模拟仿真，在简化模型后，仿真可以确定合适的耦合因子及误差放大器对增益起伏的要求。针对主、辅放大器可能存在的增益相位漂移等而导致的误差信号抵消失效等问题，给出了可用于实际设计的前馈框图，对多载波情况下的设计实践工作具有一定的帮助。
参考文献
［1］张玉兴.射频模拟电路.北京:电子工业出版社,2002.
［2］Rowan Gilmore Los Besser.现代无线系统射频电路实用设计.杨芳,翁木云等,译.北京:电子工业出版社,2006.
［3］AWR Microwave Office User Guide.Applied Wave Research,Inc,2003.
［4］毛文杰.基于预失真技术的射频功率放大器线性化研究.杭州:浙江大学,2003.
［5］刘文坚,曾沂粲,全景才.前馈高频功率放大器线性化的研究.华南理工大学学报:自然科学版,2001(5):86-89.
［6］郭秀惠,叶宇煌.前馈式RF功率放大器的线性化技术.通信技术,2002(4):20-22.
［7］张雷,周健义,洪伟.射频功率放大器前馈宽频带线性化技术的研究.微波学报,2007,23(6):52-57.
［8］John G P.Digital Communications.北京:电子工业出版社,2001.
［9］Woo Y Y,Yang Y,Yi J.A New Adaptive Feedforward Amplifier for WCDMA Base Stations using Imperfect Signal Cancellation.Microwave Journal,2003,46(4):22-44.
［10］Yang Y,Kim Y,Yi J.Digital Controlled Adaptive Feedforward Amplifier for IMT-2000 Band.IEEE MTT-S Digest,2000.
［11］严福兴.射频功率放大器前馈线性化技术研究.现代电子技术,2007,30(4):6-8.
作者简介
微波技术的基本原理范文3
[关键词]遥感技术 大气 环境监测 污染
中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0211-01
一、概述
对于大气环境污染问题，无论是我们个人还是我们的国家都需要对其引起高度重视，并采取一切措施对其实施科学的监测和治理。在对大气环境实施监测过程中，遥感技术作为大气污染控制的重要手段之一，始终发挥着重要的作用。遥感技术不只能对大范围的大气环境变化和大气环境污染进行快速、动态、实时、省时省力地监测，同时还能对突发性大气环境污染事情的发作、开展、停止进行实时、快速的跟踪和监测，这样就能及时采取相应的处置措施，从而减少大气污染形成的损失。
二、大气环境遥感监测技术的基本原理
遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它所起到的最重要作用就是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，从而快速进行污染源的定点定位，污染范围的核定，污染物在大气中的分布、扩散等，从而获得全面的综合信息。根据所利用的波段，可以将遥感监测技术主要分为三种类型，即：紫外、可见光、反射红外遥感技术；热红外遥感技术和微波遥感技术。大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一，在业务上与常规气象要素的监测不同。常规气象要素遥感监测主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率（云量和云层厚度） 和长波辐射、风（风速和风向）、地球辐射收支的测量等。而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧（O3）、CO2、SO2、甲烷（CH4）等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征，如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm，O3在0155～0165μm 之间存在一个明显的吸收带，因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明，在卫星遥感中有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分，即位于可见光范围内的 0140～0175μm 的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段处。
三、遥感技术在大气环境监测中的应用
根据遥感技术的工作方式可以将其分为主动式遥感监测和被动式遥感监测两品种型。
1、大气环境的主动式空基遥感监测
星载或机载的微波雷达是当前大气环境的主动式空基遥感的主要监测技术。主动式雷达是由发射机经过天线在很短的时间内，将一束很窄的大功率电磁波脉冲向目的物发射，随后再应用同一天线对目的地物反射的回波信号停止承受后显现的一种传感器。回波信号的振幅、位相因物体的不同而不同，基于这一点就使其在承受处置后，目的地物的方向、间隔等数据能够观测出来。目前，多数国度都停止了空间雷达探测方案的制定。如：1993年美国NASA首先应用机载的探测雷对大气中气溶胶的散布停止了监测；1994年Bourdon.A在希腊雅典应用机载差分吸收雷达对雅典市上空的光化学雾停止了丈量，取得了一些大气污染物如SO2、NO2、O3和气溶胶等的空间散布数据。
2、大气环境的被动式空基遥感监测
当前大气环境的被动式地基遥感的主要监测技术有：太阳直接辐射的宽带分光辐射遥感、微波辐射计遥感、多波段光度计遥感。所谓的太阳直接辐射遥感是应用日光在大气中的衰减和散射，对大气组分停止丈量，它是通过对可见光的丈量，来对气溶胶的反演，应用紫外线波段来对大气臭氧、二氧化碳等丈量。由于在很宽的频率范围内大气分子的吸收辐射可产生特定的谱线，且不同分子及不同的能级跃迁所产生的谱线不同，微波辐射计就是经过对这些不同的辐射频率信号的承受，从而对大气组分停止反演。应用微波辐射计可将大气臭氧和氯化物丈量出来，其对大气臭氧的丈量精度和地基陶普生光谱仪丈量精度差不多。多波段光度计遥感是一种以太阳为光源的被动式地基遥感手腕，大气中气体分子以及大气气溶胶粒子会散射和吸收自大气上界入射到地气系统的太阳辐射，在空中所接纳到的太阳辐射，包含了大气中气溶胶信息，经过接纳到的辐射停止丈量，就可将气溶胶的信息反演出来。从当前情况看，最为精准的办法就是采用多波段光度计遥感来丈量气溶胶光学厚度，多波段光度计遥感通常被用来对卫星遥感的结果停止校验，如应用MODIS卫星材料对北京地域的气溶胶光学厚度停止了丈量，与此同时也与应用空中光度计对北京地域的气溶胶光学厚度停止的丈量结果停止了比拟。通过实验可以证明，两种办法的丈量结果即精度相当，这也阐明了应用卫星遥感对气溶胶的监测，是一种地基遥感监测较好的替代办法。
四、遥感技术的未来发展趋势
1、大气环境遥感的定量化、集成化、系统化和全球化
地球观测系统（ EOS） 是划时代的长期发展的伟大工程，更是一项系统工程，该工程对环境与气候变迁、全球变化、可持续发展研究等有极其重要的意义。大气遥感在EOS 中占有重要地位，而现有的大气遥感尤其是大气环境遥感的“定量化”和“系统化”水平远还不能满足环境与气候变迁要求，仍需要加强。
2、高光谱、高时间、高空间及多角度、多时相、多偏振等多种数据源的综合应用
从当前国内外学者对大气环境遥感监测的研究情况来看，他们在研究中对于大气环境遥感所用的数据源研究要求的并不高，不只是受陆地卫星数据等单一数据源的限制，同时还需要高光谱分辨率、高空间分辨率或高时间分辨率的卫星遥感数据源。
3、遥感技术在大气环境监测中的不断发展，其优势也逐渐被人们所认可，将遥感监测运用于大气中各种污染气体监测中，突显其重要的使用价值，它能较为精确地提供在燃烧火焰里的激发态分子的转动或振动的详细信息
对各种红外源实行远距离的非接触型遥测；监测速度快、精度高；对光谱辐射的能量分布实行绝对监测。总之，遥感技术的发展以与普及，对于实现科学有效的监测大气环境提供了重要的知识帮助，从而有助于保护大气环境。
参考文献
[1] 徐静茹《遥感技术在大气环境监测中的应用研究》[J]，《资源节约与环保》2014年05期.
微波技术的基本原理范文4
关键词：微波；烘燥；纺织工业；应用
1 概述
微波是一种频率为300MHz-300GHz的电磁波，照射极性物质时，极性物质分子的不规则运动速度加快，物质内能增加进而转化为热能。随着科学技术的不断发展，人们对纺织品的加工处理提出了更高的要求，微波技术由于其均匀、高效、快速、无污染等优点得到了人们的广泛关注，本文将对微波烘燥技术的应用进行简要分析。
2 微波烘燥在纺织品工业中的应用
2.1 纺织品处理阶段
微波照射纺织品时，能加快物质内部分子的运动速度，加快胶质的溶解，改善脱胶效果。国外相关学者曾报道韧皮纤维，如大麻，在纺织加工前必须进行脱胶处理，一般常用的方法有机械、酶和化学脱胶方法，其脱除效果并不理想。用微波技术处理胶质时，微波能在维持纤维细度和亮度的基础上，实现脱胶，且试验证明，微波处理时间越长，纤维细度和亮度都会增加。
除大麻脱胶外，丝织品的精练脱胶也是较为常见的一道工艺，该工艺的主要目的是保持丝织品特有的风格和优美光泽。传统脱胶方法是以碱性盐溶液为精练液，在高温条件下进行脱胶处理，碱性盐类溶液一般可选取硅酸钠、纯碱、磷酸钠、硼酸钠等。丝胶溶解性较差，这就需要延长处理时间和提高处理温度才能有效脱胶；若用微波进行处理，丝制品在微波照射下会产生热，有效溶解丝胶及其他不纯物，再用热清水冲洗，就能获得理想的精练效果。
2.2 纺织品加工阶段
2.2.1 染色中的应用 微波染色基本原理：按照常规方法将待染织品浸扎染液，然后将待染织品导入密闭微波加热室内，浸扎在染料液中的织品在微波照射作用下，则织品中的极性分子在电场作用下会发生极化，改变排列方向，分子间摩擦增大，进而转化为热能；而染料分子在微波的作用下会升温，从而提高上染和固色的速度。微波染色可采用织物或丝束加工方式，能用于亲水性纤维染色和疏水性纤维染色；染料主要包括活性染料、分散染料、直接染料和阳离子染料几类；染色后处理方式仍保持不变。用分散染料染涤纶、用油溶性染料和分散染料染醋酸纤维时，微波可在固色方面具有很大优势，而且还能降低能源消耗。值得注意的是，水分子是实现微波加热的关键，因此织品或者色浆应保持一定的含水量，确保印花织物在未干时进行固色。
2.2.2 染整加工方面的应用 微波辐射在纺织染整加工方面也有很好的促进作用，对分子具有一定的活化作用。微波辐射能激发分子的运动，这对于化学键的断裂是十分有利的。分子由基态达到亚稳态，需要吸收一定的能量，以使电子产生跃迁；跃迁后分子状态活跃性提高，分子间的碰撞几率和有效碰撞几率大大增加，从而加快反应速度。环氧树脂整理织物时，微波辐射可在短时间内改善褶皱回复性，提高染色的耐酸碱性和耐光性。
2.3 检测中的应用
2.3.1 微波烘干 纺织品常用的干燥方法主要以传导或对流的方式传递能量，如热风、电热、蒸汽等均属于该类传热方式；微波烘燥原理与上述原理不同，主要是靠电磁波辐射的方式将能量传递到纺织品内部的，能量传递效果受物质介电常数的影响，介电常数越大的物质对电磁波的吸收力越强，其烘燥效果越好。采用微波烘燥，主要特点表现在以下三个方面：①高效，微波加热直接作用于纺织品本身，热损失较少，因此加热效率较高，这就有效避免了长期高温作业，极大的改善了工作环境。②均匀。微波加热不同于其他加热方式，是属于内部加热，整个加热过程更容易保障织品受热的均匀性。而对于回潮率分布不均的织品，水的介电常数相对较大，因此水量较少的部分比其他部分吸收的热量少，水分含量多的部位则吸收的热量多，而水分的蒸发相当于调节作用，确保了纺织品受热的均匀性。③快速。纺织品材料本身的热传导率较低，通过热传导的方式进行加热，需要的时间较长；而微波利用被加热物体本身发热而实现的内部加热，无需传导过程，缩短了传热时间。
2.3.2 微波测湿 纺织品回潮率常用的测定方法有直接法和间接法，直接法是直接测量干重和湿重，然后按照吸湿指标的公式计算而得；间接法是利用电阻、介电常数、外来辐射的吸收等物理量与纺织品回潮率之间的关系而间接计算得到。间接测量速度较快，一般不用去除纺织品中的水分。微波测量属于间接测量，测量原理如下：水分子能吸收微波能力，且吸收能力是普通纺织材料的数百倍。测量时，探针向纺织品中发射一定的微波能量，微波能量通过纺织品时，被其中的水分子吸收一部分，传感器能探测到微波通过纺织品前后的差值，经过计算后可得纺织品的回潮率。
2.4 纱线定形系统中应用
随着科学技术的不断发展，我国棉纺工业也得到了快速发展。原有的蒸纱机处理工艺逐渐被取代，多数采用车间存放、自然回潮的方式实现对强捻纱的捻度定形，这是由于传统蒸纱工艺是利用饱和蒸汽携带热量对纺织品材料进行作用，热量传递是由外而内进行的，作用速度慢，加热时间过长。微波技术的实用可改善这一不足，微波作为一种穿透性极强的短波，可穿透数十厘米以上的物品，这就能使纱线内外层的水和纤维同时吸收能量，提高了加热速度；微波定形的另一优势是无需对纱线进行调湿处理，简化了工艺。
利用微波对纱线进行定形时，纤维分子在湿热条件下的运动能力增强，而热能的增加又使分子间的氢键变得活泼，大分子重排，应力松弛，温度降低后形态稳定从而达到定形的效果。传统定形时间为几十分钟至几个小时，而利用微波定形仅需要2min即可完成，这与传统的定形工艺形成了极大的反差，缩短工艺时间，操作方便，且消除了传统定形工艺中的水渍问题。总之，微波技术以其特有的效果，使得内外层纱线定形均匀性、时效性、能源利用率等得到了提升。
3 结语
微波技术与传统技术相比，具有快速、高效、资源利用率高、无二次污染、成本低等优点，因此在环保领域得到了十分广泛的应用，已经成为高效、节能、无污染加工工艺实现的重要技术保障之一，微波技术作为一种绿色节能加工处理技术，其在纺织工业生产中的多个领域都有良好的发展前景，能创造重要的经济价值和社会效益。
参考文献：
[1]牟群英，李贤军.微波加热技术的应用与研究进展[J].物理学与高新技术，2004，33（6）：338-442.
微波技术的基本原理范文5
关键词 钻井仪表；泥浆体积测量；体积传感器
中图分类号TE92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）47-0144-02
0 引言
随油层开发难度的增大以及出于对油气层的保护，钻井作业中常采用欠平衡等工程保护措施；为确保欠平衡钻井作业的安全高效，对钻井工程仪表中泥浆体积监测提出了更高的要求。在体积检测手段上有M/D TOTCO 的MD WACTH和国内VDX VentureDynamix等一些成熟的钻井仪表技术。
泥浆体积监测是物位测量的一种，精度上依赖于传感器的性能；许多新型体积测量传感器随计算机、雷达等新技术的应用而得以推广。按照测量方式的不同可分为接触式与非接触式传感器两种类型。
1 接触式传感器简介
接触式传感器与测量介质接触；按照测量原理又分为浮力式、静压式、电容式几种；其中恒浮力式传感器具有结构简单、维护方便等优点，成为钻井生产中广泛应用的一种测量方式。
浮子式液位传感器采用磁性浮子和装有磁敏元件的非磁性管子的方式测量，如图1所示；管内的磁敏元件在磁性浮子中磁力线的作用下连通；磁力消失，触点断开；根据接通触点的位置，可以换算出液面的高度，再根据罐截面积就能计算出罐内的泥浆体积了。
根据磁敏元件的使用，可分为干簧管式、霍尔元件式、磁致伸缩式几种浮子传感器。
1.1 干簧管式浮子传感器
干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，如图2所示；其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片，还灌有一种叫金属铑的惰性气体。
干簧式传感器具有结构简单，价格便宜，便于控制等优点；但其缺点也是比较明显的，易碎、触点磁化不分离等。
1.2 霍尔元件式浮子传感器
霍尔元件式浮子传感器采用类似于三极管或集成电路封装的感应器件；这种封装的传感器件具有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、响应频率高（可达1MHz）、耐震等优点，随封装成本的降低，霍尔元件式浮子传感器感正成为干簧管传感器的替代者。霍尔元件如图3所示。
2 非接触式传感器简介
非接触式传感器不与测量介质接触；传感器种类主要有微波雷达、光导和超声波等几种。其特点是使用声波、光波、电磁射线等方式来测量，拆装方便，精度高。
2.1 超声波物位计
超声波是机械波的一种，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波）。在工业中超声波物位计主要采用纵波测量。
2.1.1 检测原理
超声波测量液位的基本原理是：由超声探头发出的超声脉冲信号，在气体中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间，即可换算出距离或液位高度。原理如图4所示。
2.1.2 计算方法
考虑到环境温度对超声波传播速度的影响，通过温度补偿的方法对传播速度予以校正，以提高测量精度。计算公式为：
V=331.5+0.607T （1）
式中：V为超声波在空气中传播速度；T为环境温度。
S=V ×t/2=V×（t1-t0）/2 （2）
式中：S为被测距离；t为发射超声脉冲与接收其回波的时间差；t1为超声回波接收时刻；t0为超声脉冲发射时刻。利用MCU的捕获功能可以很方便地测量t0时刻和t1时刻，根据以上公式，用软件编程即可得到被测距离S。
2.1.3 超声波传感器的特点
超声波传感器应用起来原理简单，安装方便，成本也很低。但易受环境噪音、水汽、液面泡沫的影响，造成体积测量中出现测量值出现较大的跳动。
2.2 微波物位计
微波技术测量原理类同与超声波测量；简单区分，微波是利用电磁波来测量，超声波是利用声波来测量。微波测量也称为雷达测量，雷达信息通过发射器、发射天线、目标、接收天线和接收器组成的通道发射和接收。发射器以波束形式发射高频电磁波，经泥浆液面反射后，部分电磁波到达雷接收器，计算方式也类同与超声波。
3 结论
非接触式变送器刚进入市场时，曾被寄予过高的期望，实用中发现局限性也很大；与接触式传感器比具有精度高、测程远、全天候等特点，但也有明显的劣势：测量靶心大，易受罐内搅拌器、盘管、海底阀以及液体泡沫等障碍物的影响。随着计算机软件、超声波、雷达等新技术的应用研究，超声波液位计在钻井现场会得到越来越广泛的应用，是一种较有前途的测量方法。
参考文献
[1]张秀菊，龙晓林.开关型霍尔传感器的应用[J].电子世界，2002(4)：35-36.
微波技术的基本原理范文6
关键字：GPS；界址点测量；测量精度分析；
Abstract: with the development of modern high technology and application of surveying and mapping work from digital mapping technology means is to surveying and mapping phase transition information, remote sensing and GPS in the use of the measurement work more and more. Using GPS measurement in engineering in the estate boundary location points measurement, the measurement accuracy of analysis. Through to the estate boundary location points measuring the accuracy of the results analysis, obtained GPS measurement precision is can achieve estate boundary location points the accuracy of measurement requirements, and GPS have high efficiency, higher precision, all-weather work, data processing ability and operation simple is easy to use, etc.
Key word: GPS; The estate boundary location point measurement; Measuring precision analysis;
中图分类号：文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
引言
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，是美国研制并在1994年投入使用的卫星导航与定位系统。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。从静态定位到快速定位、动态定位，GPS技术已广泛应用于测绘工作中，为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它的不足之处，比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。RTK是GPS发展的最新成果，它弥补了GPS原有的不足之处，为测量提供实时高精度的定位结果，所以有人又称它为“GPS全站仪”。
1.界址点基本概念及测量方法
1.1界址点及界址点坐标的基本概念
界址点是土地权属界线的拐点；
界址点坐标是在某一特定坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。它是确定宗地地理位置的依据，是计算宗地面积的基础。
1.2界址点的测量方法
1.2.1解析法是采用相应的仪器及合理的测量方法，在野外测定待观测的元素，利用坐标计算公式计算出界址点的坐标。当地籍测量中要求界址点的测量精度为±0.05m时，必须采用解析法测定界址点的坐标。
1.2.2图解法是根据勘丈实量元素采用距离交会或截距法等利用几何关系图解确定界址点点位的方法。采用图解法量取坐标时，应量至图上的0.1mm。图解法的精度较低，适用于农村地区的地籍测量，并且是在要求的界址点精度与所用图解的图件精度是一致的情况下采用。
2.GPS全站仪基本原理及工作条件
2.1 GPS全站仪的基本原理
GPS全站仪（RTK）系统是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统。RTK技术主要是以载波相位测量与数据传输技术相结合，以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展里程中的一个标志，是一种高校的定位技术。应用GPS全站仪（RTK）测量界址点的方法是，在测区内地势较高、视野开阔的已知控制点上设置基准点，安置一台双频GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给各采样点的GPS接收机。
2.2GPS全站仪（RTK）工作条件
2.2.1基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号；
2.2.2基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号；
2.2.3基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机，不能失锁。否则RTK须重新初始化。
GPS全站仪（RTK）的技术特点：工作效率高；定位精度高；全天候作业；RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强；操作简单，易于使用。
3 GPS全站仪（RTK）的误差来源和测量精度
3.1GPS全站仪（RTK）的误差来源
同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素；同距离有关的误差:包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。
3.2GPS全站仪（RTK）的精度分析
3.2.1同距离有关的误差
同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是其残余部分也随着移动站至基准站距离的增加而加大。所以RTK的有效作业半径是有限制的（一般为几公里）。
同距离有关的误差：
轨道误差：目前轨道误差只有几米，其残余的相对误差影响约为1PPM，就短基线（
电离层误差：电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切相关，电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化，白天为夜间的5倍，冬季为夏季的5倍，太阳黑子活动最强时为最弱时的4倍。
对流层误差：对流层误差同点间距离和点间高差密切相关，一般可达3PPM。为了保证RTKCM级精度，要对测站有关的误差一起模拟。
3.2.2同仪器和干扰有关的误差
同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱。
天线相位中心变化：天线的机械中心和电子相位中心一般不重合，而且电子相位中心是变化的，它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化，可使点位坐标的误差一般达到3—5cm。因此，若要提高RTK测量的定位精度，必须进行天线检验校正。
多路径误：多路径误差是RTK测量中最严重的误差，其大小取决于天线周围的环境，一般为几厘米，高反射环境下可超过10cm。多路径误差可通过选择地形开阔、不具反射面的点位、采用具有削弱多径误差的各种技术的天线、基准站附近铺设吸收电波的材料等措施予以削弱。
信号干扰：信号干扰可能有多种原因，如无线电发射源、雷达装置、高压线等，干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。为了削弱电磁波幅射副作用，必须在选点时远离这些干扰源，离无线电发射台应超过200米，离高压线应超过50米。
气象因素：快速运动中的气象峰面，可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。因此，在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。
4提高GPS全站仪测量精度采取措施
4.1点位应设在易于安装接收机设备、视野开阔、视场内周围障碍物高度角应小于15°。
4.2点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站、微波通道等)，其距离不小于200 m；远离高压电线，距离不小于50m。
4.3点位附近不应有大面积的水域或强烈干扰卫星信号接收的物体。
4.4点位选择要充分考虑到与其它测量手段联测和扩展。
4.5点位要选在交通方便的地方，以提高工作效率。
4.6点位要选在地面地基坚硬的地方，易于点的保存。除此之外，为了保证地物点的测量精度，我们还要对接收机天线进行校验，选择有削弱多路径误差的各种技术的天线。同时，我们还要不断利用新的数据处理技术，以削弱各种误差带来的影响。
参考文献
[1]张正禄.工程测量学[M]
