微波能应用PPT概要.ppt

微波的基本特点 高频特性: 延时效应、趋肤效应、辐射效应等 短波特性：反射显著、分布参数 散射特性：波入射后在各个方向产生的散射 穿透性：能穿透高空电离层，天文观测窗口 量子特性：微波量子能量范围是 ---- 电子伏特，在低功率电平下，量子特性明显。 微波的应用 雷达: 军用雷达、气象雷达、导航雷达、汽车防撞雷达 通信：利用三个互120度的位于外层空间的同步卫星可进行全球的电视传播 科学研究手段：原子钟、射电天文观察、等离子体参量测量、精细频谱分析 微波能的应用：加热、医学、化学、生物学 * * 微波能应用 自动化学院 陈 彦 微波加热原理 E 电场反向后极化电荷排列也反向 当电场以高频率改变方向后，则使介质内的极化分子高速翻转，达到加热的目的 1940年9月，英国科学家带著磁控管样品访问美国雷声公司时，与才华横溢的斯本塞一见如故，相见恨晚。在他努力下，英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功。在一个偶然的机会，斯本塞萌生了发明微波炉的念头。1945年，他观察到微波能使周围的物体发热。有一次，他走过一个微波发射器时，身体有热感，不久他发现装在口袋内的巧克力被微波溶化。还有一次，他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前，然后观察玉米粒的变化。他发现玉米粒与放在火堆前一样。第二天，他又将一个鸡蛋放在喇叭口前，结果鸡蛋受热突然爆炸，溅了他一身。这更坚定了他的微波能使物体发热的论点。雷声公司受斯本塞实验的启发，决定与他一同研制能用微波热量烹饪的炉子。几个星期后，一台简易的炉子制成了。 In 1946 , Dr. Percy Spencer , Raytheon Corporation . The microwave oven was a by- product of another technology . In 1947, the first commercial microwave oven hit the market , nearly 1.8m tall, weighing 340 kg, and costing about $5000 ? Invention of a microwave oven Introduction ? Invention of the magnetron In 1939, The cavity magnetron was invented in England,under the direction of Australian physicist Mark Oliphant, two engineers at the University of Birmingham named Harry Boot and John Randall combined a number of ideas from researchers in the U.S, Denmark, France, and Japan. ? Magnetron in a microwave oven Image of an oven magnetron Typical anode vane block (Courtesy of Michael S.Wagner) 连续波磁控管的结构 阳极组建 阴极组建 连续波磁控管一般工作频率为2450MHz或 915MHz，现在也有厂家研制了工作频率为 5800MHz的管子。 输出功率：几十瓦--100千瓦，一般加热用 磁控管输出功率为800---1500瓦。 一般采用多腔结构，常见的为10腔、8腔 和14腔等。 微波炉中常用的磁控管 工作原理 磁控管一般工作在 π 模式，即n=N/2,相邻谐振腔中 的振荡的相位差为∮= π ，即当某个隙缝口的切向电场 为最大值时，与其相邻的两个隙缝口的切向电场也同时达 到最大，但其方向正好与前者相反 ， π模式稳定、效率 高，工作电压和磁场相对小等。 八腔管子的工作曲线 十腔管子的电场图 研究工作中所用软件简介 ? MAGIC ： 由美国ATK 公司研制的大型时域有限差分（FDTD）粒子模 拟（PIC，Particle-in-cell）软件 ，适合研究带电粒子 与波的互作用过程，可用于工程上谐振腔和微波管的研究 和设计。 ? MAFIA ： 由德国CST公司开发的用FORTRAN77语言编写的功能强 大的全三维电磁软