微波的定義 性質及應用原理

2021-08-11 02:42:33 字數 1650 閱讀 3765

微波的波長

微波是指頻率為300mhz-300ghz的電磁波,是無線電波中乙個有限頻帶的簡稱,即波長在1公尺(不含1公尺)到1公釐之間的電磁波,是分公尺波、釐公尺波、公釐波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高,通常也稱為「超高頻電磁波」。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性.微波量子的能量為1 99×l0 -25~ 1.99×10-22j.

微波的性質

微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對於玻璃、塑料和瓷器,微波幾乎是穿越而不被吸收。對於水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西,則會反射微波。

一、穿透性

微波比其它用於輻射加熱的電磁波,如紅外線、遠紅外線等波長更長,因此具有更好的穿透性。微波透入介質時,由於介質損耗引起的介質溫度的公升高,使介質材料內部、外部幾乎同時加熱公升溫,形成體熱源狀態,大大縮短了常規加熱中的熱傳導時間,且在條件為介質損耗因數與介質溫度呈負相關關係時,物料內外加熱均勻一致。

二、選擇性加熱

物質吸收微波的能力,主要由其介質損耗因數來決定。介質損耗因數大的物質對微波的吸收能力就強,相反,介質損耗因數小的物質吸收微波的能力也弱。由於各物質的損耗因數存在差異,微波加熱就表現出選擇性加熱的特點。物質不同,產生的熱效果也不同。水分子屬極性分子,介電常數較大,其介質損耗因數也很大,對微波具有強吸收能力。而蛋白質、碳水化合物等的介電常數相對較小,其對微波的吸收能力比水小得多。因此,對於食品來說,含水量的多少對微波加熱效果影響很大。    

三、熱慣性小

微波對介質材料是瞬時加熱公升溫,能耗也很低。另一方面,微波的輸出功率隨時可調,介質溫公升可無惰性的隨之改變,不存在「餘熱」現象,極有利於自動控制和連續化生產的需要。

微波的產生

微波能通常由直流電或50mhz交流電通過一特殊的器件來獲得。可以產生微波的器件有許多種,但主要分為兩大類:半導體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運動來完成能量變換的器件,或稱之為電子管。在電真空器件中能產生大功率微波能量的有磁控管、多腔速戰速調管、微波

三、四極管、行波管等。在目前微波加熱領域特別是工業應用中使用的主要是磁控管及速調管。

微波的熱效應

微波對生物體的熱效應是指由微波引起的生物組織或系統受熱而對生物體產生的生理影響.熱效應主要是生物體內有極分子在微波高頻電場的作用下反覆快速取向轉動而摩擦生熱;體內離子在微波作用下振動也會將振動能量轉化為熱量;一般分子也會吸收微波能量後使熱運動能量增加.如果生物體組織吸收的微波能量較少,它可借助自身的熱調節系統通過血迴圈將吸收的微波能量(熱量)散發至全身或體外.如果微波功率很強,生物組織吸收的微波能量多於生物體所能散發的能量,則引起該部位體溫公升高.區域性組織溫度公升高將產生一系列生理反應,如使區域性血管擴張,並通過熱調節系統使血迴圈加速,組織代謝增強,白細胞吞噬作用增強,促進病理產物的吸收和消散等.

微波的非熱效應

微波的非熱效應是指除熱效應以外的其他效應,如電效應、磁效應及化學效應等.在微波電磁場的作用下,生物體內的一些分子將會產生變形和振動,使細胞膜功能受到影響,使細胞膜內外液體的電狀況發生變化,引起生物作用的改變,進而可影響中樞神經系統等.微波干擾生物電(如心電、腦電、肌電、神經傳導電位、細胞活動膜電位等)的節律,會導致心臟活動、腦神經活動及內分泌活動等一系列障礙.對微波的非熱效應,人們還了解的不很多.當生物體受強功率微波照射時,熱效應是主要的(一般認為,功率密度在在10mw/cm2者多產生微熱效應.且頻率越高產生熱效應的閾強度越低);長期的低功率密度(1 m w/cm2 以下)微波輻射主要引起非熱效應.

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