微波传感器的原理及应用
微波探头原理
微波探头原理
微波探头是一种常用的传感器，用于测量微波信号的强度、频率和相位。
它的工作原理基于微波与探头之间的相互作用。
微波探头通常由具有特定形状和尺寸的金属导体制成。
当微波信号通过探头时，探头会对微波信号产生影响。
这种影响可以通过测量探头反射、透射或吸收微波信号的变化来分析。
在微波探头中，常用的测量方法包括反射法和透射法。
在反射法中，微波信号被发送到探头上，一部分信号被反射回来并经过测量。
通过比较发送信号和反射信号的差异，可以推断出微波信号的强度、频率和相位。
在透射法中，微波信号被发送到探头上，一部分信号通过探头并经过测量。
通过比较发送信号和透射信号的差异，可以推断出微波信号的强度、频率和相位。
除了反射和透射，微波探头还可以利用微波信号对材料的吸收来测量微波信号的特性。
当微波信号通过被测物体时，信号会被吸收或衰减。
通过测量微波信号的强度变化，可以推断出被测物体的特性。
总的来说，微波探头通过测量微波信号与探头之间的相互作用来实现对微波信号的测量。
通过反射、透射或吸收等方法，可以推断出微波信号的强度、频率和相位，从而实现对微波信号的分析和测量。
微波遥感原理和应用
微波遥感原理和应用
微波遥感是利用微波或微波的改变去通过测量这些变化，从而了解下一个特定表面的物理特性的技术。
典型的活动包括回波探测（例如反射、散射和多普勒散射）以及现场探测（吸收率）。
微波遥感最常见的应用是用于从宇航器映射农业、示踪冰盖变化以及测量水文参数，而这也是微波遥感最具开发潜力的领域。
微波遥感的优势在于它能够直接探测到某些表面物理因素，而其它感应器（如光学感应器）需要更多的推断和计算来实现同样的结果。
微波对运动对象的检测也是精确和有效的，因为它们能够非常快速地跨越大量距离。
此外，它还可以在任何时间，任何条件下运行，而光学传感器则受到白天黑夜和气候条件的限制。
因此，微波遥感在日照不足和濛濛雾气的情况下仍然可以正常运行。
另一方面，微波遥感所受到的缺陷将限制它对特定领域的应用，例如视觉表面检测。
在这种情况下，微波的数据处理可能会过于简单（例如进行分类，而不是分析图像），从而无法满足实际应用的要求。
此外，其占存储器的效率也比光学存储低得多，这是由于大小比较大的探测阵列和/或滤波数据处理所导致的。
微波测距原理
微波测距原理1. 引言微波测距原理是一种常用的测量技术，广泛应用于雷达、导航、无线通信等领域。
本文将详细介绍微波测距原理的基本概念、工作原理、应用领域以及未来的发展方向。
2. 基本概念微波是一种电磁波，其频率通常在1 GHz至300 GHz之间。
微波测距是利用微波的特性来测量目标与发射源之间的距离。
通过发送一束微波信号，然后接收反射回来的信号，并通过计算信号的传播时间来确定目标与发射源之间的距离。
3. 工作原理微波测距系统通常由发射器、接收器和计算单元组成。
发射器产生一束短脉冲宽度和高功率的微波信号，并将其发送到目标上。
当这束信号遇到目标时，部分能量会被反射回接收器。
接收器会接收到这个反射回来的信号，并将其转换成电信号。
4. 接收到电信号后，计算单元会分析这个电信号，并通过计算传播时间来确定目标与发射源之间的距离。
这个计算过程通常基于时间差测量（Time-of-Flight）原理。
即通过测量信号的发送时间和接收时间之间的差异来计算距离。
5. 应用领域微波测距原理广泛应用于各个领域。
其中最常见的应用是雷达系统。
雷达系统利用微波测距原理来探测和追踪目标，广泛应用于军事、航空、航海等领域。
此外，微波测距还被应用于导航系统，如全球卫星导航系统（GPS）和惯性导航系统，以提供精确的位置信息。
6. 微波测距还被广泛应用于通信领域。
无线通信系统中的基站利用微波测距原理来确定移动设备与基站之间的距离，并根据这个信息进行信号调整，以提供更好的通信质量。
7. 微波测距还在工业自动化中得到了广泛应用。
例如，在自动化生产线上，通过使用微波传感器来检测物体与传感器之间的距离，并根据这个信息来控制生产过程。
8. 未来发展方向随着科技的不断进步，微波测距技术也在不断发展。
未来的发展方向之一是提高测量精度。
通过改进微波信号的发射和接收技术，可以提高测量精度，使其在更多领域得到应用。
9. 另一个未来的发展方向是增加测量范围。
目前微波测距系统的测量范围受到一些限制，例如信号衰减和多路径干扰。
微波感应人体传感器的典型应用电路
微波感应人体传感器的典型应用电路这里介绍的微波感应控制器和市场上常见的简易型微波感应控制器相比较，因为采用专用的微处理集成电路HT7610A，不但检测灵敏度度高，探测范围宽，而且工作非常可靠，误报率极低，能在－25～＋45度的温度范围内稳定工作，最适和在中、高档防盗报警系统中作人体移动检测传感头使用。
1.工作原理微波感应控制器使用直径9厘米的微型环形天线作微波探测，其天线在轴线方向产生一个椭圆形半径为0～5米（可调）空间微波戒备区，当人体活动时其反射的回波和微波感应控制器发出的原微波场（或频率）相干涉而发生变化，这一变化量经HT7610A进行检测、放大、整形、多重比较以及延时处理后由白色导线输出电压控制信号。
高可靠微波感应控制器内部由环形天线和微波三极管组成一个工作频率为2.4GHz的微波振荡器，环形天线既做发射天线也可接收由人体移动而反射的回波。
内部微波三极管的半导体PN结混频后差拍检出微弱的频移信号（即检测到人体的移动信号),微波专用微处理器HT7610A首先去除幅度太小的干扰信号只将一定强度的探测频移信号转化成宽度不同的等幅脉冲，电路只识别脉冲足够宽的单体信号，如人体、车辆其鉴别电路才被触发，或者两秒内有2～3个窄脉冲，如防范边沿区人走动2～3步，鉴宽电路也被触发，启动延时控制电路工作。
如果是较弱的干扰信号，如小体积的动物，远距离的树木晃动、高频通讯信号、远距离的闪电和家用电器开关时产生的干扰予以排除。
最后输HT7610A鉴别出真正大物体移动信号时，控制电路被触发，输出2秒左右的高电平，并有LED2同步显示，输出方式为电压方式，有输出时为高电平（8伏以上），没有输出时为低电平。
微波专用的微处理器HT7610A的时钟频率为16KH，当初次加电时，系统将闭锁60秒，期间完成微处理器的初始化并建立电场，这时LED闪亮60秒后熄灭，系统自动进入检测状态，当检测到有效信号时，将有2秒信号输出，并由指示灯LED同步点亮。
微波传感器
赣冠教育研究产业集团©1984-微波对许多发芽率低或发芽慢的农作物或林术种子都 作了催芽试验， 以探索能否提高发芽率。种子含水量 对处理效果有明显影响， 一般说来， 低含水率种子 受加热处理的影响大， 也能忍受较高温度不致受损。 微波具有显著热效应，而且有促进G0细胞进入增殖周 期（Carpita．N．C．& Murray W.N;1976）。
1．1．3 热惯性小 微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方 面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随 之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连 续化生产的需要。
赣冠教育研究产业集团©1984-2008
1．2 微波的生物效应机制 当微波作用于生物体时，在生物控制系统的作用和调节下，生物体必然要 建立新的平衡状态以适应外界电磁环境条件的变化，因此也就必然产生某 些生物效应．微波的生物效应主要是由微波的热效应，其次是非热效应所 引起的． 1．2.1 微波的热效应 微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体 产生的生理影响．热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用 下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动 能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加．如果 生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环 将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外．如果微波功率很强，生物组织 吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高．局 部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调 节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产 物的吸收和消散等．
环境的含盐量和碱性对种子发芽率的影响处于次要地位，而且无显著性； 优选条件下种子的发芽率比对照组明显提高。 P．Reddy与D.J．Myeoek （2000）应用非破坏性的有效微波照大豆种子30秒钟对种子的生存力、活性 有促进作用但对细胞和细胞器结构没有影响。
微波传感器的原理及应用
微波传感器的原理及应用1. 微波传感器的基本原理•微波传感器是一种利用微波进行非接触式检测的技术，通过检测微波的变化来获取目标物体的信息。
•微波传感器的工作原理基于微波的反射和吸收特性，当微波射向目标物体时，一部分微波被目标物体吸收，一部分则被目标物体反射回来。
•传感器通过接收反射回来的微波，可以获取目标物体的距离、运动速度、形状等信息。
2. 微波传感器的工作原理解析•微波传感器发射一束微波，这束微波会与目标物体进行交互。
•当目标物体靠近传感器时，微波的反射时间会减少，传感器能够检测到目标物体的距离。
•当目标物体移动时，微波的频率会发生变化，传感器可以通过测量频率变化来检测目标物体的速度。
•传感器还可以通过分析微波的反射图案来获取目标物体的形状信息。
3. 微波传感器的应用领域• 3.1 家庭安防系统–微波传感器可以用于家庭安防系统中，通过检测房间内的微波反射和吸收情况，可以判断是否有陌生人进入房间。
–在出现可疑情况时，传感器可以触发报警系统，保护家庭的安全。
• 3.2 自动门–微波传感器可以用于自动门系统中，当有人靠近门时，传感器可以感知到，并自动打开门。
–这种应用方式方便了行人的进出，提高了门的使用便利性。
• 3.3 车辆避障系统–微波传感器可以用于车辆避障系统中，通过检测前方障碍物的距离和形状，可以帮助驾驶人员避免碰撞。
–这种应用方式提高了车辆行驶的安全性，并减少了事故的发生率。
• 3.4 无人机导航–微波传感器可以用于无人机导航系统中，通过检测周围环境的距离和形状，可以帮助无人机避免障碍物，并自动规划飞行路径。
–这种应用方式提高了无人机的飞行安全性，并提升了导航的准确性。
4. 微波传感器的优势和不足4.1 优势•非接触式检测：微波传感器可以实现非接触式的检测，无需与目标物体直接接触，减少了对目标物体的干扰。
•高灵敏度：微波传感器对微小的变化非常敏感，可以探测到微弱的微波信号，提高了检测的准确性。
微波原理及应用
移动目标的微波探测技术－安定宝集团中国区总工程师徐浦－关键词：平面微带，波导谐振，多普勒，频域分析，微波传感器常用的微波探测器是借助微波多普勒效应探测布防区域内是否存在移动目标。
探测器内的主要微波组件为微波传感器，其工作频率多选择在微波的S-波段，X-波段，K-波段，常用微波传感器的技术构成分为平面微带型和波导谐振型。
我们探讨微波传感的技术构成、频段选择对移动目标探测的影响，希望对探测器的选型和使用有一定的帮助。
微波是指频率在300MHz-300GHz范围内极高频电磁波，其波长范围从1m到1mm。
微波具有直线（视距）传播，不受其他电磁波干扰，频带宽，系统体积小等特点，首先在通信领域得到广泛应用。
微波技术另一最重要应用当属雷达，使用微波雷达对远距离飞行目标测速，测距，测方位早在第二次世界大战中就已成功应用。
随着微波半导体技术的规模化应用，微波技术的物理实现不仅十分简单、廉价，而且体积甚小，各种物体探测装置中都可以放进火柴盒大小的微波传感器，成为目标探测装置中常见的组件。
不同于红外探测器，这种微波组件对各种可以反射微波的物体都很敏感，且不受环境温度的影响，因此广泛用于工业、交通及民用装置中，如车辆测速、液位测定、自动门、自动灯、自动盥洗、生产线物料探测、倒车雷达等。
报警产品中微波探测器使用这种微波传感器组件，配合周边的电子器件，基于多普勒效应的应用就构成了移动目标微波探测器，即多普勒雷达。
微波探测器所使用的多普勒雷达主要类型为连续波（CW）多普勒雷达。
1、多普勒效应1.1、多普勒频移电磁波或声波频率因馈元本身或/和目标物相对运动所引起的频率改变称为多普勒频移，或称多普勒效应。
站在月台听到进站火车汽笛声调变化的现象就是最好的多普勒效应体验。
当火车迎你而来时，汽笛的频率会提高，声音变尖，反之亦然。
由多普勒效应得知，固定安装的雷达发出的固定频率微波，遇到静止物体产生的反射波其频率并不改变，遇到运动物体产生的反射波将会发生多普勒频移，频率的改变类似相对速度的计算，图1-1是多普勒频移的计算。
微波雷达测速测距传感1
微波雷达测速测距传感器1.微波雷达测速测距传感器应用范围微波测速说明微波信号源采用全固态器件，合金捛腔体喇叭形天线收发，混频管接收经反射后的微波信号与发射波信号混频。
被测物体移动时，由于直达波和反射波混合的结果在接收检波器上混频出差拍信号，该差拍信号的频率和移动物体速度成线性关系。
速度越快，差拍频率越高，速度越慢，差拍信号频率越低。
被测物体与微波腔体振荡器不移动时，输出的频率为零。
探头对目标距离近信号输出幅度大,探头对目标距离远信号输出幅度小.利用信号幅度特性可得到距离信息。
（对相对运动的物体而言）2.远程微波远程测速 /测距传感头（测程3-1000m)微波远程测速传感头用于车，船，飞鸟，等目标的远距测速>1000m（试验时大于2km)同时提供微波雷达测距传感器（测程水面大于300m）本振10G CWFM 调制频偏80mhz收发采用双头，发送电压DC8v电流80mA/20mw(测速传感器）\测距传感器(DC+12.5v电流100mA)接收+DC6-12.5V电流7 0mA3。
微波雷达测速传感器（测程0.1-300m)微波腔体振荡器频率为1 0.525G可用于非接触测量车辆供微波腔体振荡器频率为10.525G可用于非接触测量物体车辆的移动速度角度70度，腔体内包含混频管震荡管及收发谐振天线微波测距原理本雷达测距传感器是依据调频连续波原理（FMCW Frequency Mod u lat ed Continuous Wave）为基础的雷达物位计，它区别于脉冲式雷达，并因其探测近距离优越的性能而广泛应用于汽车防撞及工业物位领域。
物位测量精度不受介质介电常数、浓度（密度）、压力和温度的影响物位测量精度不受雾，泡沫、粉尘、蒸汽以及容器形状影响雷达使用线性调频高频信号，发射频率随一定时间间隔的线性（频率），频率范围为 10.5G , 波长约为3cm。
由于发射频率是随着信号调制的时间变化的，接收混频后输出与反射物体距离成比例的低频回波信号。
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参考文献：
《传感器原理及技术》作者：孟立凡，郑斌国防工业出版社2005.01版
图2微波液位计
2、微波物位计
图3所示为微波开关式物位计示意图。当波长物位较低时，发射天线发出的微波束全部由天线接收，经检波、放大、与定电压比较器比较后，发出正常的工作信号。当被测物位升高到天线所在高度时，微波束部分被吸收，部分被反射，接收天线接收到的功率相应减弱，经检波、放大后，低于定电压信号，微波液位计发出被测物位高出设定物位的信号。
图4微波测厚仪原理图
显然，微波传输过程中的电行程变化是非常微小的。为了测量这一微小的变化，通常采用微波自动平衡电桥构成一个参考臂，完全模拟测量臂微波的传输过程(图4中的右边部分)。若测量臂和参考臂电行程完全相同，则反相迭加的微波经检被器检波后，输出为零：若两者电行程长度不同，则反射回来的微波其相位角不同，经反向迭加后不能抵消，经检被器检波后便有不平衡信号输出。此差值信号经放大后控制可逆电机，使补偿短路器产生位移，改变补偿短路器的长度，直到测量臂电行程完全相同为止。
补偿短路器的位移△S与被测金属厚度增加量△h间的关系ห้องสมุดไป่ตู้为
…………………………..式5
式中 ， ――分别为测量臂和参考臂在电桥平衡时的电行程长度；
——测量臂由于被测金属厚度变化 后引起的电行程长度变化值；
——被测金属厚度变化值。
由式5可如，被测短路器的 值即为被测金属的厚度变化值 。利用光电转换器测出 值，即可由显示器显示 值后直接显示被测金属厚度。图中所示振动短路器用以对微波进行调制，使检波器输出交流信号，其相位随测量臂和补偿臂电行程长度的差值变化作反向变化，可控制可逆电机产生正反向转动，使电桥自动平衡。
……………………………………………….式1
式中d——两天线与被测液面间的垂直距离；
、 ——发射天线的发射功率和增益；
——接收天线的增益。
当发射功率、波长、增益均恒定时，式1可改写为
……………………………..式2
式中 ——取决于波长、发射功率和天线增益的常数；
——取决于天线安装方法和安装距离的常数。
由式2可知，只要测得接收到的功率 ，就可获得被测液面的高度。
2、微波振荡器与微波天线
微波振荡器是产生微波的装置。由于微波很短，频率很高(300MHz～300GHz)，振荡回路具有非常微小酌电感与电容，故不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固体元件。小型微波振荡器也可采用体效应管。
由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管(波长在1000cm以上可用同轴线)传输，并通过天线发射出去。为了使发射的微波具有尖锐的方向性，天线具有特殊的结构。常用的天线如图1所示，有喇叭形天线、抛物面天线、介质天线与隙缝天线等。
1、反射式传感器
这种反射式传感器通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔，来表达被测物的位置、厚度等参数。
2、遮断式传感器
这种遮断式传感器通过检测接收天线接收到的微波功率大小来判断发射天线与接收天线间有无被测物的位置与含水量等参数。
三、微波检测技术的应用
1，微波液位计
图2为微波液位计的示意图。相距为S的发射天线与接收天线，相互构成一定角度。波长为 的微波从被测液面反射后进入接收天线。接收天线收到的功率将随被测液面的高低不同而异。接收天线收到的功率 为
波长物位低于设定物位时，接收天线接收的功率为
………………………………………………..式3
被测物位升高到天线所在高度时，接收大线接收的功率为
…………………………………………………………式4
式中 ——由被测物的形状、材料的性质、电磁性能等因数决定的系数。
图3微波开关式物位计
3、微波测厚仪
图4为微波测厚仪原理图。该测厚仪利用微波在传播过程中遇到金属表面会被反射，且反射被的波长和速度都不变的特性进行测量。
微波传感器的原理及应用
【摘要】微波传感器是利用微波的传输性能好、易反射、被吸收功率易测量等特点，用专门的微波振荡器来产生微波，特定的天线收发微波，在实际生产生活中用来测量被测物的距离、厚度、传输媒介性质等许多应用。
【关键词】微波传感器反射式遮断式
一、微波的基础知识
1、微波的性质与特点
微波是波长为1～1000mm的电磁波，它既具有电磁波的性质，又不同于普通无线电波和光波。微波相对于波长较长的电磁波具有下列特点：1．定向辐射装置容易制造；2．遇到工作障碍物易于反射；3．绕射能力较差；4．传输性能良好，传输过程中受烟、火馅、灰尘、强光等的影响很小；5．介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收能力最强。正是这些特点构成了微波检测的基础。
如图4所示，在被测金属上、下两面各安装有一个终端器。微波信号源发出的微波，经环行器A、上传输波导管传输到上终端器。由上终端器发射到被测金属上表面的微波，经全反射后又回到上终端器，再经传输波导管、环行器A、下传输波导管达到下终端器。由下终端器发射到被测金属的下表面的微波．经全反射后又回到下终端器，再经传输波导管回到环行器A。因此被测金属的厚度与微波传输过程中的电行程长度密切相关，即被测金属厚度增大时微波行程长度便减小。
喇叭形天线结构简单，制造方便，可看作波导管的延续。喇叭形天线在波导管与敞开的空间之间起匹配作用以获得最大的能量输出。抛物面天线犹如凹面镜产生平行光，这样位微波发射的方向性得到改善。
图1常用微波天线
(a)扇形喇叭天线(b)圆锥形喇叭天线
(c)旋转抛物面天线(d)抛物柱面天线
二、微波传感器
由发射天线发出的微波，遇到被测物时将被吸收或反射，使功率发生变化。若利用接收天线，接收通过被测物或由被测物反射回来的微波，并将它转换成电信号，再由测量电路测量和指示，就实现了微波检测过程。根据上述原理，微波检测传感器可分为反射式与遮断式两种。