微波特性和應(yīng)用需注意事項(xiàng)

1、微波概述電磁波以波長(zhǎng)或頻率大小的不同進(jìn)行分類(lèi)的排列順序。頻率從千兆赫茲到數(shù)百兆赫茲范圍的電磁波稱(chēng)為微波。若以波長(zhǎng)來(lái)分類(lèi)，我們把幾十厘米到 0.1cm 的電磁波稱(chēng)為微波，故微波有時(shí)也稱(chēng)為厘米波。利用微波進(jìn)行通信的這部分電磁波大體只屬于波長(zhǎng)較短的區(qū)域。比微波的波長(zhǎng)再短的還有亞毫米波、遠(yuǎn)紅外線(xiàn)、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光 X 射線(xiàn)和 Y 射線(xiàn)等。微波與光波很相近，其波長(zhǎng)接近光波，其電磁波特性也與光波相似。因此在應(yīng)用微波時(shí)須特別留意與其他電磁波（射線(xiàn)）在特性上有相異之處。所示為電磁波中微波頻帶的習(xí)慣命名方法。例如從 2.03.0GHZ 的頻帶（波段）稱(chēng)為 S 頻帶。比0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/

2、 X 頻帶其頻率為 9GHZ，常用于船舶雷達(dá)。近年來(lái)有關(guān)部門(mén)制定了新的命名符號(hào)，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，新、舊命名可以同時(shí)并存。ISM(915MHZ2.45GHZ5.8GHZ22.125GHZ±25MHZ)±50MHZ±75MHZ±125MHZ12.418.026.5舊名稱(chēng)PLSCXKuKKa 新名稱(chēng)CDEFGHIJK0.5GHZ1.02.03.04.06.08.010.02040（圖）微波頻帶的分類(lèi)和命名（1）ISM 頻帶。ISM是英文 IndustrialScientificMedical 的縮寫(xiě)詞。0c59f8

3、ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ 的應(yīng)用，最常用的頻帶為（915±25）MHZ、（2450±50）MHZ、（5800±75）MHZ 和（24125±125）MHZ 等。國(guó)際上對(duì)此頻域亦未作硬性規(guī)定，例如，美國(guó)就指定 ISM 用 915MHZ，日本則不作明確規(guī)定。但工業(yè)用途的大功率微波裝置必須在 ISM 指定頻帶內(nèi)，以避免由于微波泄漏而影響微波通信。（2）微波泄漏的強(qiáng)制性規(guī)定。這里主要是指微波通信以外的設(shè)備（微波通信設(shè)備則已有規(guī)定），例如：1）0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ 100m.3)其

4、他設(shè)備。按微波功率大小來(lái)考慮。當(dāng)功率在 500W 以下，按醫(yī)用設(shè)備來(lái)考慮，500W 以上按工業(yè)設(shè)備考慮。2 微波的特性這里主要介紹雷達(dá)用通信以外在工業(yè)應(yīng)用上的特點(diǎn)。眾所周知，微波照射金屬物會(huì)全部被反射，亦即對(duì)金屬不起作用，這和光波很相似，光射到鏡面也全部被反射。但微波若作用于非金屬的介電體，由介電體特性所決定微波將被吸收、滲透，產(chǎn)生高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)。（1）介電體發(fā)熱效應(yīng)。介電體其中的+離子和附的0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ Q（單位體積），則 Q（cal）=式中：為微波頻率，Hz；為微波形成電場(chǎng)值，V/m；和分別為物質(zhì)的介電系數(shù)和蛤電損耗角。分析式可知，微波產(chǎn)生熱量的大小和微波

5、的頻率成正比，并與損耗系數(shù)（成正比，一般地說(shuō)，0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ 0 和物體的介電系數(shù)之比，即用相對(duì)介電系數(shù)來(lái) r 表示，本書(shū)為方便敘述一律寫(xiě)為ε=εr。 2）微波的浸透深度。微波進(jìn)入介電體中由于介電體損耗吸收了微波能量，微波強(qiáng)度逐漸減弱。微波能量將按1/e(e 為自然對(duì)數(shù) In 的底)的規(guī)律衰減，衰減深度D 可表示為 D=也可以用微波的電力密度在物體表面的值衰減到原值的 1/2 時(shí)的深度，即用半衰減深度來(lái)表示 D（m）=浸透深度 D 與和成反比，故ε和 tanδ大的物體可加

6、熱到深度大的中心區(qū)，但微波頻率不能太高。各種物體的半衰減深度 D、ε和 tanδ的關(guān)系，對(duì)于0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ tanδ值的分布圖，可知用ε和tanδ低的材料（塑料）做微波加熱容器最為適宜。此外，ε和 tanδ大小會(huì)隨加熱頻率和溫度而變化。設(shè)溫度為 250C 的水在不同頻率下微波浸透深度就不相同。可知，915MHZ 變0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ 2450MHZ 時(shí) 雖 然 &epsilon

7、; 變 化 不 大 ， 但tanδ變化較大。物體溫度變化對(duì)微波吸收的影響，其結(jié)果與ε和 tanδ受溫度變化而改變的規(guī)律是一致的。（4）鹽分含量的影響。用微波加熱食品，初始由于含水率高，大，故微波吸收快，但若在水中加入含電解質(zhì)的鹽，則由于ε增大，微波吸收增加，溫度上升更快。已給出油、水、肉塊、肉汁的微波吸收率和溫度變化的關(guān)系。其中，不含油的水吸收微波最差，含鹽的肉汁微波吸收最佳。這此試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)將來(lái)設(shè)計(jì)食品加熱工藝時(shí)，有很大參考價(jià)值。又如，在加熱盒飯時(shí)，米飯部分和含鹽的菜蔬在同樣加熱條件下，0c59f8ea 工

8、業(yè)大型微波爐 http:/ 工業(yè)大型微波爐 http:/ 1%）和肉湯（含鹽 4%）的不同情況中，最差的是油，幾乎不吸收微波。水的溫度與微波吸收亦有關(guān)系，從 01000C 的水，其水溫不同吸收微波也不一樣，但肉塊或肉湯則吸收微波特別好，其原因主要還是含鹽量起了作用。因此，含鹽食品與一般食品相比，微波吸收能力不相同。這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于微波爐的使用有參考價(jià)值。前已敘述，微波的浸透深度是隨著物體的ε和tanδ增大而減小。此外含鹽分多的食品浸透深度減小。微波加熱食品時(shí)，含鹽量、溫度與浸透深度的關(guān)系。食品試樣的厚度為 25mm，從兩側(cè)照0c59f8ea 工業(yè)大型微波爐 http:/ 試樣含鹽 3%4%，NO.2 試樣只含鹽量少的豆類(lèi)，選用頻率為 2450MHZ，溫度為 400C，兩者的浸透深度分別為 4mm 和 12mm。（5）食品比熱的影響。物體比熱與溫升有很大的關(guān)系，它們用式進(jìn)行計(jì)算，設(shè) C 為比熱，溫升T 為式中：C 為比熱；M 為物體