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微波技術的基本原理范文1
關鍵詞： 無線電力傳輸技術 電磁感應 射頻 原理與應用前景
1.引言
自17世紀人類發現如何發電后就用金屬電線來四處傳輸電力。時至今日，供電網、高壓線已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來越多的電器給我們帶來極大便捷的同時，不知不覺各種“理不清”的電源線、數據線帶來的困擾也與日俱增。不過，這些年的科技發展表明，在無線數據傳輸技術日益普及之時，科學家對無線電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來講，無線電力傳輸也不再是幻想――在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。
2.無線電力傳輸的發展歷史
19世紀末被譽為“迎來電力時代的天才”的名尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在電氣與無線電技術方面作出了突出貢獻。他1881年發現了旋轉磁場原理，并用于制造感應電動機；1888年發明多相交流傳輸及配電系統；1889―1890年制成赫茲振蕩器；1891年發明高頻變壓器（特斯拉線圈），現仍廣泛用于無線電、電視機及其他電子設備。他曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性，并在1899年演示了不用導線采用高頻電流的電動機，但由于效率低和對安全方面的擔憂，無線電力傳輸的技術無突破性進展［1］。1901―1905年在紐約附近的長島建造Wardenclyffe塔，是一座復雜的電磁振蕩器，設想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個角落，特斯拉利用此塔實現地球與電離層共振。
2001年5月，法國國家科學研究中心的皮格努萊特，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置，已開始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進行點對點無線供電。
2005年，香港城市大學電子工程學系教授許樹源成功研制出“無線電池充電平臺”，但其使用時仍然要將產品與充電器接觸。
2006年10月，日本展出了無線電力傳輸系統。此系統輸出端電力為7V、400mA，收發線圈間距為4mm時，輸電效率最大為50%，用于手機快速充電。
2007年6月，美國麻省理工學院的物理學助理教授馬林?索爾賈?？搜芯繄F隊實現了在短距離內的無線電力傳輸。他們給一個直徑60厘米的線圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個線圈上的60瓦的燈泡被點亮了。這種馬林稱之為“WiTricity”技術的原理是“磁耦合共振”。
2008年9月，北美電力研討會的論文顯示，他們已經在美國內華達州的雷電實驗室成功地將800W電力用無線的方式傳輸到5m遠的距離。
2009年10月，日本奈良市針對充電式混合動力巴士進行了無線充電實驗。供電線圈埋入充電臺的混凝土中，汽車駛上充電臺，將車載線圈對準供電線圈就能開始充電。
3.無線電力傳輸的基本原理
3.1電磁感應――短程傳輸
電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它顯示了電、磁現象之間的相互聯系與轉化。電磁感應是電磁學中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應的基本原理進行工作的。利用電磁感應進行短程電力傳輸的基本原理如圖1所示，發射線圈L1和接收線圈L2之間利用磁耦合來傳遞能量。若線圈L1中通已交變電流，該電流將在周圍介質中形成一個交變磁場，線圈L2中產生的感應電勢可供電給移動設備或者給電池充電。
3.2電磁耦合共振――中程傳輸
中程無線電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場實現電力高效傳輸。在電子學的理論中，當交變電流通過導體，導體的周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時，電磁波就會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當電磁波頻率高于100khz時，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經大氣層外緣的電離層反射，形成較遠距離傳輸能力，人們把具有較遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數字）用高頻電流進行調制（調幅或者調頻），形成射頻信號后，經過天線發射到空中；較遠的距離將射頻信號接收后需要進行反調制，再還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線技術，并借助二極管、非接觸IC卡、無線電子標簽，等等，實現效率較高的無線電力傳輸。
具體來說，整個裝置包含兩個線圈，每一個線圈都是一個自振系統。其中一個是發射裝置，與能量相連，它并不向外發射電磁波，而是利用振蕩器產生高頻振蕩電流，通過發射線圈向外發射電磁波，在周圍形成一個非輻射磁場，即將電能轉化為磁場。當接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉換，從而實現電能的高效傳輸。圖2是一個典型的利用電磁共振來實現無線電力傳輸的系統方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。
3.3微波/激光――遠程傳輸
理論上講，無線電波的波長越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來實現電能的遠程傳輸，這對于新能源的開發利用、解決未來能源短缺問題也有著重要意義。1968年，美國工程師彼得格拉提出了空間太陽能發電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構想是在地球外層空間建立太能能發電基地，通過微波將電能送回地球。
4.無線電力技術的應用前景
無線電力傳輸作為一種先進的技術一般應用于特殊的場合，具有廣泛的應用前景。
4.1給一些難以架設線路或危險的地區供應電能
高山、森林、沙漠、海島等地的臺站經常遇到架設電力線路困難的問題，而工作在這些地方的邊防哨所、無線電導航臺、衛星監控站、天文觀測點等需要生活和工作用電，無線輸電可補充電力不足。此外，無線輸電技術還可以給游牧等分散區村落無變壓器供電和給用于開采放射性礦物、伐木的機器人供電。
4.2解決地面太陽能電站、水電站、風力電站、原子能電站的電能輸送問題
我國的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪土地，南方部分地區水力、風力資源豐富，這些地區有利于建造地面太陽能發電站或水電站、風力電站?？墒?，這些地區人煙稀少、地形復雜，在崇山峻嶺之中難以架設線路，這時無線輸電技術就有了用武之地。采用無線輸電技術，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當電站運行發生故障時也可以避免對周圍動植物的大量傷害和耕地的污染。
4.3傳送衛星太陽能電站的電能
所謂衛星太陽能電站，就是用運載火箭或航天飛機將太陽能電池板或太陽能聚光鏡等材料發送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時間是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太陽能電池板把陽光直接轉變為電能，或者用太陽能聚光鏡把陽光匯聚起來作為熱源，像地面熱電廠一樣發電。這樣產生的電能供給微波源或激光器，然后采用無線輸電技術將大功率電磁射束發送至地面，接收到的微波能量經整流器后變成直流電，由變、配電設施供給用戶。
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4.4無接點充電插座
隨著無線電力技術的發展，一些小型用電設備已經實現了無線供電。如：電動牙刷、“免電池”無線鼠標、無線供電“膜片”/“墊”等。無線供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無線供電方式，用一片圖書大小的柔軟塑料膜片就可對家電進行無線供電，可為圣誕樹上的LED、裝飾燈、魚缸水中的燈泡、小型電機、手機、MP3、隨身聽、溫度傳感器、助聽器、汽車零部件、甚至是植入式醫療器件等供電。
4.5給以微波發動機推進的交通運輸工具供電
現在大部分交通運輸工具燃燒石油產品，其發動機叫做柴油發動機、汽油發動機等。與此類比，以微波作為能源推進的發動機叫做微波發動機。微波是工作頻率在0.3―300GHz的電磁波，不能直接用它來驅動電動機，因為要設計出在如此高的頻率下工作的發動機非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉變為直流電流的整流器，那么微波就可以直接作為交通工具的能源了。煤、石油、天然氣的存儲量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時衛星太陽能電站可望成為能源供給的主干，通過無線輸電技術就可以直接把微波能量輸給交通運輸工具。
4.6在月球和地球之間架起能量之橋
世界人口的不斷增長和地球資源的日益耗盡，太陽系中其他星球的開發利用是人類一直以來的夙愿。月球是地球的天然衛星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開發的星體。未來人類對月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠，然后把太陽能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發送到地球。
5.結語
隨著無線電力傳輸技術的不斷發展與成熟，不但使人們未來的生活有望擺脫手機、相機、筆記本電腦等移動設備電源線的束縛，享受在機場、車站、酒店多種場所提供的無線電力，而且可用于一些特殊場合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問題、新能源（電動）汽車、低軌道軍用衛星、太陽能衛星發電站等。在世界經濟迅速發展的今天，節能和新的、可再生能源的開發是擺在能源工作者面前的首要問題。太陽能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地熱能和潮汐能之外，地球上的所有能源都來自太陽，建造衛星太陽能電站是解決人類能源危機的重要途徑。要將相對地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無線輸電技術將發揮至關重要的作用。從長遠來看，該技術具有潛在的廣泛應用前景。但是，每一種無線傳輸方式，都有一系列問題需要解決，如電能傳輸效率問題，電力公司如何收費和計費，能量傳輸所產生的電磁波是否對人體健康帶來危害，等等。不管怎樣，一旦這項技術能夠普及，就會給人們的生活帶來巨大的便利。
參考文獻:
［1］白明俠，黃昭.無線電力傳輸的歷史發展及應用［J］.湘南學院學報，2010，31，（5）：51-53.
微波技術的基本原理范文2
關鍵詞：前饋；失真；放大器；頻譜調制
中圖分類號：TN911文獻標識碼：B
文章編號：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
隨著現代通訊技術的快速發展，高效率的頻譜調制技術(QPSK或QAM)需要在放大過程中也保持高線性。然而，幾乎所有的放大器都具有非線性特性，因此，采用何種技術來消除這種非線性對輸出信號帶來的不利影響，就成為線性放大器設計中需要研究的一個問題。目前，對功率放大器進行線性化主要有功率回退、負反饋、預失真、前饋、有源偏置和具有非線性元件的線性放大器(LINC)等技術。其中，功率回退技術能夠有效改善窄帶信號的線性度，但其效率并不令人滿意；有源偏置技術和LINC技術雖然具有較高的效率，但其或對部分器件提出的較高要求、或因復調相信號而需要匹配良好的兩路均衡放大鏈等，都導致其在設計使用方面需要投入更多的精力。而預失真和前饋技術，因其具有較高的準確度和穩定度，并兼顧了一定的效率，因此成為改善寬帶信號線性度的主要技術。特別是前饋技術，在良好的設計前提下，往往能夠提供更優良的電路性能。
1 基本原理及仿真
前饋技術由貝爾試驗室的H.S.Black提出，早期因其本身的特點，如：開環電路導致器件特性隨時間變換不能被補償；在整個頻帶內電路的轉移特性要求嚴格；前饋的實現需要輔助放大器，提高了成本和設計復雜度等問題而沒有被重視。隨著對線性化技術研究的深入，其固有的諸多潛在優點也逐漸被大家所認可。前饋技術的基本原理框圖如圖1所示，由于在前饋放大器的設計中，合適的耦合因子的選擇以及輔助放大器本身的特性漂移等對誤差信號的抵消有著極大的影響，因此，在實際設計前，應對電路進行仿真設計，并根據仿真結果確定是否需要增加自適應調整電路。
仿真設計中采用一個輸出功率約80 W的LDMOS功率管作為仿真的基礎器件，著重仿真在一定的功率回退基礎上，誤差放大器的增益漂移對整個前饋電路的影響。并根據仿真結果得出在預期的交調失真抑制目標下，該誤差放大器可以承受的增益改變。為了簡化仿真過程，在仿真中忽略了功率管等器件的插入相位問題。圖2，圖3為基本的仿真電路圖及仿真結果，從結果中可以看出，在合適的耦合因子和增益下，前饋可以較好地改善交調抑制結果。
圖4中蘭色粗實線部分為增加輔助放大器后的頻譜，紅色細線部分為未加輔助放大器的輸出頻譜。從仿真結果可以看出，前饋改善了約50 dB的交調，但在實際使用中，如此巨大的交調抑制改善基本不可實現，其主要原因在于誤差放大器本身的增益波動，和實際設計中使用延遲線不能完全等效放大器的插入相位。
在誤差放大器回路中增加可調衰減器，以仿真誤差放大器的增益波動，從圖4的仿真結果可以得知，在誤差放大器的增益波動±0.2 dB的情況下，交調抑制結果變差了將近26 dB。同樣地，主放大器的增益波動，也會導致輸入誤差放大器的信號對消不理想，甚至失效，從而影響到交調抑制的改善結果。因此，為降低對主放大器和誤差放大器的設計要求，并在一定程度上滿足目前對多載波系統的設計要求，可在電路中增加自適應調整電路，其框圖可構建成如圖5所示的電路。
圖5框圖中增加了射頻預失真器件，能夠幫助改善環路性能，提高整個環路的效率。更進一步的方法是：在圖5的基礎上，將輸入信號和輸出耦合信號進行包絡比較。
在同樣的包絡電平情況下，由于非線性失真主要表現在包絡幅值的壓縮等特性，通過控制兩個包絡信號的差值最小，來調整誤差放大器的增益和相位特性。
2 結 語
對前饋放大進行了計算機模擬仿真，在簡化模型后，仿真可以確定合適的耦合因子及誤差放大器對增益起伏的要求。針對主、輔放大器可能存在的增益相位漂移等而導致的誤差信號抵消失效等問題，給出了可用于實際設計的前饋框圖，對多載波情況下的設計實踐工作具有一定的幫助。
參考文獻
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作者簡介
微波技術的基本原理范文3
[關鍵詞]遙感技術 大氣 環境監測 污染
中圖分類號：X8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0211-01
一、概述
對于大氣環境污染問題，無論是我們個人還是我們的國家都需要對其引起高度重視，并采取一切措施對其實施科學的監測和治理。在對大氣環境實施監測過程中，遙感技術作為大氣污染控制的重要手段之一，始終發揮著重要的作用。遙感技術不只能對大范圍的大氣環境變化和大氣環境污染進行快速、動態、實時、省時省力地監測，同時還能對突發性大氣環境污染事情的發作、開展、停止進行實時、快速的跟蹤和監測，這樣就能及時采取相應的處置措施，從而減少大氣污染形成的損失。
二、大氣環境遙感監測技術的基本原理
遙感監測就是用儀器對一段距離以外的目標物或現象進行觀測，是一種不直接接觸目標物或現象而能收集信息，對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監測手段。它所起到的最重要作用就是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量，從而快速進行污染源的定點定位，污染范圍的核定，污染物在大氣中的分布、擴散等，從而獲得全面的綜合信息。根據所利用的波段，可以將遙感監測技術主要分為三種類型，即：紫外、可見光、反射紅外遙感技術；熱紅外遙感技術和微波遙感技術。大氣環境遙感監測作為遙感技術應用中較為重要的內容之一，在業務上與常規氣象要素的監測不同。常規氣象要素遙感監測主要是指測量大氣的垂直溫度剖面、大氣的垂直濕度剖面、降水量及頻度、云覆蓋率（云量和云層厚度） 和長波輻射、風（風速和風向）、地球輻射收支的測量等。而大氣環境遙感則是監測大氣中的臭氧（O3）、CO2、SO2、甲烷（CH4）等痕量氣體成分以及氣溶膠、有害氣體等的三維分布。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜特征，如影響水汽分布的主要光譜波長在017μm，O3在0155～0165μm 之間存在一個明顯的吸收帶，因此我們實際上可通過測量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識別出這些組分來。研究表明，在衛星遙感中有兩個非常好的大氣窗可以用來探測這些組分，即位于可見光范圍內的 0140～0175μm 的波段范圍和在近紅外和中紅外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段處。
三、遙感技術在大氣環境監測中的應用
根據遙感技術的工作方式可以將其分為主動式遙感監測和被動式遙感監測兩品種型。
1、大氣環境的主動式空基遙感監測
星載或機載的微波雷達是當前大氣環境的主動式空基遙感的主要監測技術。主動式雷達是由發射機經過天線在很短的時間內，將一束很窄的大功率電磁波脈沖向目的物發射，隨后再應用同一天線對目的地物反射的回波信號停止承受后顯現的一種傳感器?；夭ㄐ盘柕恼穹?、位相因物體的不同而不同，基于這一點就使其在承受處置后，目的地物的方向、間隔等數據能夠觀測出來。目前，多數國度都停止了空間雷達探測方案的制定。如：1993年美國NASA首先應用機載的探測雷對大氣中氣溶膠的散布停止了監測；1994年Bourdon.A在希臘雅典應用機載差分吸收雷達對雅典市上空的光化學霧停止了丈量，取得了一些大氣污染物如SO2、NO2、O3和氣溶膠等的空間散布數據。
2、大氣環境的被動式空基遙感監測
當前大氣環境的被動式地基遙感的主要監測技術有：太陽直接輻射的寬帶分光輻射遙感、微波輻射計遙感、多波段光度計遙感。所謂的太陽直接輻射遙感是應用日光在大氣中的衰減和散射，對大氣組分停止丈量，它是通過對可見光的丈量，來對氣溶膠的反演，應用紫外線波段來對大氣臭氧、二氧化碳等丈量。由于在很寬的頻率范圍內大氣分子的吸收輻射可產生特定的譜線，且不同分子及不同的能級躍遷所產生的譜線不同，微波輻射計就是經過對這些不同的輻射頻率信號的承受，從而對大氣組分停止反演。應用微波輻射計可將大氣臭氧和氯化物丈量出來，其對大氣臭氧的丈量精度和地基陶普生光譜儀丈量精度差不多。多波段光度計遙感是一種以太陽為光源的被動式地基遙感手腕，大氣中氣體分子以及大氣氣溶膠粒子會散射和吸收自大氣上界入射到地氣系統的太陽輻射，在空中所接納到的太陽輻射，包含了大氣中氣溶膠信息，經過接納到的輻射停止丈量，就可將氣溶膠的信息反演出來。從當前情況看，最為精準的辦法就是采用多波段光度計遙感來丈量氣溶膠光學厚度，多波段光度計遙感通常被用來對衛星遙感的結果停止校驗，如應用MODIS衛星材料對北京地域的氣溶膠光學厚度停止了丈量，與此同時也與應用空中光度計對北京地域的氣溶膠光學厚度停止的丈量結果停止了比擬。通過實驗可以證明，兩種辦法的丈量結果即精度相當，這也闡明了應用衛星遙感對氣溶膠的監測，是一種地基遙感監測較好的替代辦法。
四、遙感技術的未來發展趨勢
1、大氣環境遙感的定量化、集成化、系統化和全球化
地球觀測系統（ EOS） 是劃時代的長期發展的偉大工程，更是一項系統工程，該工程對環境與氣候變遷、全球變化、可持續發展研究等有極其重要的意義。大氣遙感在EOS 中占有重要地位，而現有的大氣遙感尤其是大氣環境遙感的“定量化”和“系統化”水平遠還不能滿足環境與氣候變遷要求，仍需要加強。
2、高光譜、高時間、高空間及多角度、多時相、多偏振等多種數據源的綜合應用
從當前國內外學者對大氣環境遙感監測的研究情況來看，他們在研究中對于大氣環境遙感所用的數據源研究要求的并不高，不只是受陸地衛星數據等單一數據源的限制，同時還需要高光譜分辨率、高空間分辨率或高時間分辨率的衛星遙感數據源。
3、遙感技術在大氣環境監測中的不斷發展，其優勢也逐漸被人們所認可，將遙感監測運用于大氣中各種污染氣體監測中，突顯其重要的使用價值，它能較為精確地提供在燃燒火焰里的激發態分子的轉動或振動的詳細信息
對各種紅外源實行遠距離的非接觸型遙測；監測速度快、精度高；對光譜輻射的能量分布實行絕對監測?？傊?，遙感技術的發展以與普及，對于實現科學有效的監測大氣環境提供了重要的知識幫助，從而有助于保護大氣環境。
參考文獻
[1] 徐靜茹《遙感技術在大氣環境監測中的應用研究》[J]，《資源節約與環保》2014年05期.
微波技術的基本原理范文4
關鍵詞：微波；烘燥；紡織工業；應用
1 概述
微波是一種頻率為300MHz-300GHz的電磁波，照射極性物質時，極性物質分子的不規則運動速度加快，物質內能增加進而轉化為熱能。隨著科學技術的不斷發展，人們對紡織品的加工處理提出了更高的要求，微波技術由于其均勻、高效、快速、無污染等優點得到了人們的廣泛關注，本文將對微波烘燥技術的應用進行簡要分析。
2 微波烘燥在紡織品工業中的應用
2.1 紡織品處理階段
微波照射紡織品時，能加快物質內部分子的運動速度，加快膠質的溶解，改善脫膠效果。國外相關學者曾報道韌皮纖維，如大麻，在紡織加工前必須進行脫膠處理，一般常用的方法有機械、酶和化學脫膠方法，其脫除效果并不理想。用微波技術處理膠質時，微波能在維持纖維細度和亮度的基礎上，實現脫膠，且試驗證明，微波處理時間越長，纖維細度和亮度都會增加。
除大麻脫膠外，絲織品的精練脫膠也是較為常見的一道工藝，該工藝的主要目的是保持絲織品特有的風格和優美光澤。傳統脫膠方法是以堿性鹽溶液為精練液，在高溫條件下進行脫膠處理，堿性鹽類溶液一般可選取硅酸鈉、純堿、磷酸鈉、硼酸鈉等。絲膠溶解性較差，這就需要延長處理時間和提高處理溫度才能有效脫膠；若用微波進行處理，絲制品在微波照射下會產生熱，有效溶解絲膠及其他不純物，再用熱清水沖洗，就能獲得理想的精練效果。
2.2 紡織品加工階段
2.2.1 染色中的應用 微波染色基本原理：按照常規方法將待染織品浸扎染液，然后將待染織品導入密閉微波加熱室內，浸扎在染料液中的織品在微波照射作用下，則織品中的極性分子在電場作用下會發生極化，改變排列方向，分子間摩擦增大，進而轉化為熱能；而染料分子在微波的作用下會升溫，從而提高上染和固色的速度。微波染色可采用織物或絲束加工方式，能用于親水性纖維染色和疏水性纖維染色；染料主要包括活性染料、分散染料、直接染料和陽離子染料幾類；染色后處理方式仍保持不變。用分散染料染滌綸、用油溶性染料和分散染料染醋酸纖維時，微波可在固色方面具有很大優勢，而且還能降低能源消耗。值得注意的是，水分子是實現微波加熱的關鍵，因此織品或者色漿應保持一定的含水量，確保印花織物在未干時進行固色。
2.2.2 染整加工方面的應用 微波輻射在紡織染整加工方面也有很好的促進作用，對分子具有一定的活化作用。微波輻射能激發分子的運動，這對于化學鍵的斷裂是十分有利的。分子由基態達到亞穩態，需要吸收一定的能量，以使電子產生躍遷；躍遷后分子狀態活躍性提高，分子間的碰撞幾率和有效碰撞幾率大大增加，從而加快反應速度。環氧樹脂整理織物時，微波輻射可在短時間內改善褶皺回復性，提高染色的耐酸堿性和耐光性。
2.3 檢測中的應用
2.3.1 微波烘干 紡織品常用的干燥方法主要以傳導或對流的方式傳遞能量，如熱風、電熱、蒸汽等均屬于該類傳熱方式；微波烘燥原理與上述原理不同，主要是靠電磁波輻射的方式將能量傳遞到紡織品內部的，能量傳遞效果受物質介電常數的影響，介電常數越大的物質對電磁波的吸收力越強，其烘燥效果越好。采用微波烘燥，主要特點表現在以下三個方面：①高效，微波加熱直接作用于紡織品本身，熱損失較少，因此加熱效率較高，這就有效避免了長期高溫作業，極大的改善了工作環境。②均勻。微波加熱不同于其他加熱方式，是屬于內部加熱，整個加熱過程更容易保障織品受熱的均勻性。而對于回潮率分布不均的織品，水的介電常數相對較大，因此水量較少的部分比其他部分吸收的熱量少，水分含量多的部位則吸收的熱量多，而水分的蒸發相當于調節作用，確保了紡織品受熱的均勻性。③快速。紡織品材料本身的熱傳導率較低，通過熱傳導的方式進行加熱，需要的時間較長；而微波利用被加熱物體本身發熱而實現的內部加熱，無需傳導過程，縮短了傳熱時間。
2.3.2 微波測濕 紡織品回潮率常用的測定方法有直接法和間接法，直接法是直接測量干重和濕重，然后按照吸濕指標的公式計算而得；間接法是利用電阻、介電常數、外來輻射的吸收等物理量與紡織品回潮率之間的關系而間接計算得到。間接測量速度較快，一般不用去除紡織品中的水分。微波測量屬于間接測量，測量原理如下：水分子能吸收微波能力，且吸收能力是普通紡織材料的數百倍。測量時，探針向紡織品中發射一定的微波能量，微波能量通過紡織品時，被其中的水分子吸收一部分，傳感器能探測到微波通過紡織品前后的差值，經過計算后可得紡織品的回潮率。
2.4 紗線定形系統中應用
隨著科學技術的不斷發展，我國棉紡工業也得到了快速發展。原有的蒸紗機處理工藝逐漸被取代，多數采用車間存放、自然回潮的方式實現對強捻紗的捻度定形，這是由于傳統蒸紗工藝是利用飽和蒸汽攜帶熱量對紡織品材料進行作用，熱量傳遞是由外而內進行的，作用速度慢，加熱時間過長。微波技術的實用可改善這一不足，微波作為一種穿透性極強的短波，可穿透數十厘米以上的物品，這就能使紗線內外層的水和纖維同時吸收能量，提高了加熱速度；微波定形的另一優勢是無需對紗線進行調濕處理，簡化了工藝。
利用微波對紗線進行定形時，纖維分子在濕熱條件下的運動能力增強，而熱能的增加又使分子間的氫鍵變得活潑，大分子重排，應力松弛，溫度降低后形態穩定從而達到定形的效果。傳統定形時間為幾十分鐘至幾個小時，而利用微波定形僅需要2min即可完成，這與傳統的定形工藝形成了極大的反差，縮短工藝時間，操作方便，且消除了傳統定形工藝中的水漬問題?？傊?，微波技術以其特有的效果，使得內外層紗線定形均勻性、時效性、能源利用率等得到了提升。
3 結語
微波技術與傳統技術相比，具有快速、高效、資源利用率高、無二次污染、成本低等優點，因此在環保領域得到了十分廣泛的應用，已經成為高效、節能、無污染加工工藝實現的重要技術保障之一，微波技術作為一種綠色節能加工處理技術，其在紡織工業生產中的多個領域都有良好的發展前景，能創造重要的經濟價值和社會效益。
參考文獻：
[1]牟群英，李賢軍.微波加熱技術的應用與研究進展[J].物理學與高新技術，2004，33（6）：338-442.
微波技術的基本原理范文5
關鍵詞 鉆井儀表；泥漿體積測量；體積傳感器
中圖分類號TE92 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）47-0144-02
0 引言
隨油層開發難度的增大以及出于對油氣層的保護，鉆井作業中常采用欠平衡等工程保護措施；為確保欠平衡鉆井作業的安全高效，對鉆井工程儀表中泥漿體積監測提出了更高的要求。在體積檢測手段上有M/D TOTCO 的MD WACTH和國內VDX VentureDynamix等一些成熟的鉆井儀表技術。
泥漿體積監測是物位測量的一種，精度上依賴于傳感器的性能；許多新型體積測量傳感器隨計算機、雷達等新技術的應用而得以推廣。按照測量方式的不同可分為接觸式與非接觸式傳感器兩種類型。
1 接觸式傳感器簡介
接觸式傳感器與測量介質接觸；按照測量原理又分為浮力式、靜壓式、電容式幾種；其中恒浮力式傳感器具有結構簡單、維護方便等優點，成為鉆井生產中廣泛應用的一種測量方式。
浮子式液位傳感器采用磁性浮子和裝有磁敏元件的非磁性管子的方式測量，如圖1所示；管內的磁敏元件在磁性浮子中磁力線的作用下連通；磁力消失，觸點斷開；根據接通觸點的位置，可以換算出液面的高度，再根據罐截面積就能計算出罐內的泥漿體積了。
根據磁敏元件的使用，可分為干簧管式、霍爾元件式、磁致伸縮式幾種浮子傳感器。
1.1 干簧管式浮子傳感器
干簧管是干式舌簧管的簡稱，是一種有觸點的無源電子開關元件，如圖2所示；其外殼一般是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個鐵質的彈性簧片，還灌有一種叫金屬銠的惰性氣體。
干簧式傳感器具有結構簡單，價格便宜，便于控制等優點；但其缺點也是比較明顯的，易碎、觸點磁化不分離等。
1.2 霍爾元件式浮子傳感器
霍爾元件式浮子傳感器采用類似于三極管或集成電路封裝的感應器件；這種封裝的傳感器件具有結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、響應頻率高（可達1MHz）、耐震等優點，隨封裝成本的降低，霍爾元件式浮子傳感器感正成為干簧管傳感器的替代者。霍爾元件如圖3所示。
2 非接觸式傳感器簡介
非接觸式傳感器不與測量介質接觸；傳感器種類主要有微波雷達、光導和超聲波等幾種。其特點是使用聲波、光波、電磁射線等方式來測量，拆裝方便，精度高。
2.1 超聲波物位計
超聲波是機械波的一種，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業中超聲波物位計主要采用縱波測量。
2.1.1 檢測原理
超聲波測量液位的基本原理是：由超聲探頭發出的超聲脈沖信號，在氣體中傳播，遇到空氣與液體的界面后被反射，接收到回波信號后計算其超聲波往返的傳播時間，即可換算出距離或液位高度。原理如圖4所示。
2.1.2 計算方法
考慮到環境溫度對超聲波傳播速度的影響，通過溫度補償的方法對傳播速度予以校正，以提高測量精度。計算公式為：
V=331.5+0.607T （1）
式中：V為超聲波在空氣中傳播速度；T為環境溫度。
S=V ×t/2=V×（t1-t0）/2 （2）
式中：S為被測距離；t為發射超聲脈沖與接收其回波的時間差；t1為超聲回波接收時刻；t0為超聲脈沖發射時刻。利用MCU的捕獲功能可以很方便地測量t0時刻和t1時刻，根據以上公式，用軟件編程即可得到被測距離S。
2.1.3 超聲波傳感器的特點
超聲波傳感器應用起來原理簡單，安裝方便，成本也很低。但易受環境噪音、水汽、液面泡沫的影響，造成體積測量中出現測量值出現較大的跳動。
2.2 微波物位計
微波技術測量原理類同與超聲波測量；簡單區分，微波是利用電磁波來測量，超聲波是利用聲波來測量。微波測量也稱為雷達測量，雷達信息通過發射器、發射天線、目標、接收天線和接收器組成的通道發射和接收。發射器以波束形式發射高頻電磁波，經泥漿液面反射后，部分電磁波到達雷接收器，計算方式也類同與超聲波。
3 結論
非接觸式變送器剛進入市場時，曾被寄予過高的期望，實用中發現局限性也很大；與接觸式傳感器比具有精度高、測程遠、全天候等特點，但也有明顯的劣勢：測量靶心大，易受罐內攪拌器、盤管、海底閥以及液體泡沫等障礙物的影響。隨著計算機軟件、超聲波、雷達等新技術的應用研究，超聲波液位計在鉆井現場會得到越來越廣泛的應用，是一種較有前途的測量方法。
參考文獻
[1]張秀菊，龍曉林.開關型霍爾傳感器的應用[J].電子世界，2002(4)：35-36.
微波技術的基本原理范文6
關鍵字：GPS；界址點測量；測量精度分析；
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;
中圖分類號：文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
引言
GPS全球定位系統由空間衛星群和地面監控系統兩大部分組成，是美國研制并在1994年投入使用的衛星導航與定位系統。它不僅具有全球性、全天候、連續的精密三維導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。從靜態定位到快速定位、動態定位，GPS技術已廣泛應用于測繪工作中，為我們提供了全天候、高精度、高效率的測量方法。但是GPS也有它的不足之處，比如說作業時間長、數據要進行內業處理等。RTK是GPS發展的最新成果，它彌補了GPS原有的不足之處，為測量提供實時高精度的定位結果，所以有人又稱它為“GPS全站儀”。
1.界址點基本概念及測量方法
1.1界址點及界址點坐標的基本概念
界址點是土地權屬界線的拐點；
界址點坐標是在某一特定坐標系中利用測量手段獲取的一組數據，即界址點地理位置的數學表達。它是確定宗地地理位置的依據，是計算宗地面積的基礎。
1.2界址點的測量方法
1.2.1解析法是采用相應的儀器及合理的測量方法，在野外測定待觀測的元素，利用坐標計算公式計算出界址點的坐標。當地籍測量中要求界址點的測量精度為±0.05m時，必須采用解析法測定界址點的坐標。
1.2.2圖解法是根據勘丈實量元素采用距離交會或截距法等利用幾何關系圖解確定界址點點位的方法。采用圖解法量取坐標時，應量至圖上的0.1mm。圖解法的精度較低，適用于農村地區的地籍測量，并且是在要求的界址點精度與所用圖解的圖件精度是一致的情況下采用。
2.GPS全站儀基本原理及工作條件
2.1 GPS全站儀的基本原理
GPS全站儀（RTK）系統是GPS測量技術與數據傳輸技術相結合而構成的組合系統。RTK技術主要是以載波相位測量與數據傳輸技術相結合，以載波相位測量為依據的實時差分GPS測量技術，是GPS測量技術發展里程中的一個標志，是一種高校的定位技術。應用GPS全站儀（RTK）測量界址點的方法是，在測區內地勢較高、視野開闊的已知控制點上設置基準點，安置一臺雙頻GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續地觀測，并將其觀測數據，通過無線電傳輸設備，實時地發送給各采樣點的GPS接收機。
2.2GPS全站儀（RTK）工作條件
2.2.1基準站和移動站同時接收到5顆以上GPS衛星信號；
2.2.2基準站和移動站同時接收到衛星信號和基準站發出的差分信號；
2.2.3基準站和移動站要連續接收GPS衛星信號和基準站發出的差分信號。即移動站遷站過程中不能關機，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
GPS全站儀（RTK）的技術特點：工作效率高；定位精度高；全天候作業；RTK測量自動化、集成化程度高，數據處理能力強；操作簡單，易于使用。
3 GPS全站儀（RTK）的誤差來源和測量精度
3.1GPS全站儀（RTK）的誤差來源
同儀器和干擾有關的誤差:包括天線相位中心變化、多路徑誤差、信號干擾和氣象因素；同距離有關的誤差:包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差。
3.2GPS全站儀（RTK）的精度分析
3.2.1同距離有關的誤差
同距離有關的誤差的主要部分可通過多基準站技術來消除。但是其殘余部分也隨著移動站至基準站距離的增加而加大。所以RTK的有效作業半徑是有限制的（一般為幾公里）。
同距離有關的誤差：
軌道誤差：目前軌道誤差只有幾米，其殘余的相對誤差影響約為1PPM，就短基線（
電離層誤差：電離層引起電磁波傳播延遲從而產生誤差，其延遲強度與電離層的電子密度密切相關，電離層的電子密度隨太陽黑子活動狀況、地理位置、季節變化、晝夜不同而變化，白天為夜間的5倍，冬季為夏季的5倍，太陽黑子活動最強時為最弱時的4倍。
對流層誤差：對流層誤差同點間距離和點間高差密切相關，一般可達3PPM。為了保證RTKCM級精度，要對測站有關的誤差一起模擬。
3.2.2同儀器和干擾有關的誤差
同儀器和干擾有關的誤差可通過各種校正方法予以削弱。
天線相位中心變化：天線的機械中心和電子相位中心一般不重合，而且電子相位中心是變化的，它取決于接收信號的頻率、方位角和高度角。天線相位中心的變化，可使點位坐標的誤差一般達到3—5cm。因此，若要提高RTK測量的定位精度，必須進行天線檢驗校正。
多路徑誤：多路徑誤差是RTK測量中最嚴重的誤差，其大小取決于天線周圍的環境，一般為幾厘米，高反射環境下可超過10cm。多路徑誤差可通過選擇地形開闊、不具反射面的點位、采用具有削弱多徑誤差的各種技術的天線、基準站附近鋪設吸收電波的材料等措施予以削弱。
信號干擾：信號干擾可能有多種原因，如無線電發射源、雷達裝置、高壓線等，干擾的強度取決于頻率、發射臺功率和至干擾源的距離。為了削弱電磁波幅射副作用，必須在選點時遠離這些干擾源，離無線電發射臺應超過200米，離高壓線應超過50米。
氣象因素：快速運動中的氣象峰面，可能導致觀測坐標的變化達到1-2dm。因此，在天氣急劇變化時不宜進行RTK測量。
4提高GPS全站儀測量精度采取措施
4.1點位應設在易于安裝接收機設備、視野開闊、視場內周圍障礙物高度角應小于15°。
4.2點位應遠離大功率無線電發射源(如電視臺、微波站、微波通道等)，其距離不小于200 m；遠離高壓電線，距離不小于50m。
4.3點位附近不應有大面積的水域或強烈干擾衛星信號接收的物體。
4.4點位選擇要充分考慮到與其它測量手段聯測和擴展。
4.5點位要選在交通方便的地方，以提高工作效率。
4.6點位要選在地面地基堅硬的地方，易于點的保存。除此之外，為了保證地物點的測量精度，我們還要對接收機天線進行校驗，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術的天線。同時，我們還要不斷利用新的數據處理技術，以削弱各種誤差帶來的影響。
參考文獻
[1]張正祿.工程測量學[M]
