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微波原理

微波技术是一门需要高度实验技能的专业技术知识，微波技术的理论基础是经典的电磁场理论，其目标是解决微波应用工程中的实际问题，微波是一门理论与实践密切结合的科技知识。

微波是一种频率非常高的电磁波。微波包括的波长范围没有明确的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三个波段，也就是波长从1mm到1m左右的电磁波。由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。目前国内只有915MHz和2450MHz 被广泛使用。

微波是电磁波，它具有电磁波的诸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波能量传输等波动特性，这就决定了微波的产生、传输、放大、辐射等问题都不同于普通的无线电、交流电。微波系统没有导线式电路，通常应用所谓“场”的概念来分析系统内电磁波的结构，并采用功率、频率、阻抗、驻波等作为微波测量的基本量。

l 微波的穿透深度

①、渗透深度（穿透深度）当微波进入物料时，物料表面的能量密度是*大的，随着微波向物料内部的渗透，其能量呈指数衰减，同时微波的能量释放给了物料。渗透深度可表示物料对微波能的衰减能力的大小。一般它有两种定义：

②渗透深度为微波功率从物料表面减至表面值的1/e（36.8%）时的距离，用DE表示，e为自然对数底值。

DE=λ0/π gδ 式中λ0－－－－－－－－自由空间波长；

ε－－－－－－－－-介电常数；

tgδ－－－－－－-介质损耗。

③微波功率从物料表面衰减到表面值的1/2时的距离，即所谓半功率渗透深度D1/2，其表达式为

渗透深度随波长的增大而变化，它与频率有关，频率越高，波长越短，其穿透力也越弱。微波在空气中的渗透深度：2450MHz为12.2cm;915Mhz为33.3cm。

特别注意提醒：微波进入物料后，物料吸收微波能并将其转变为热能，微波的场强和功率就不断地被衰减，即微波透入物料后将进入衰减状态。不同的物料对微波能的吸收衰减能力是不同的，这随物料的介电特性而定。衰减状态决定着微波对介质的穿透能力。

l 微波的热效率

工业微波设备在生产工作中的热效率计算方法，行业内多数企业几乎依据1Kw的微波输出功率在1h时间内烘干1kg的水来笼统计算。这样的计算结果在设备工作过程中给客户和生产企业带来很多莫名的误区，从而给工业微波造成不必要的负面影响。

假设微波设备的输出功率为P₀（kw），那么微波设备在1h的工作过程中，所产生的热效率应进行如下的估算：

式中：η微波加热效率，其值的大小与加热器损耗和负荷匹配系数确定，一般做到0.7～0.9；

K为常数，（橡胶材料K=860kcal/kwh）；

被加热物料升温（℃）所需要的热量为

加热时间t（min）为

×60

按照此计算理论，不同的物料K值不同，所以，需要的热量值不一样。K值与物料的介电常数、介质损耗角正切（tgδ，简称介质损耗）、比热、形状、含水量的大小等有关系

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