微波天線在傳感器上的使用

微波是波長為1m～1mm的電磁波，既具有電磁波的性質，又不同于普通的無線電波和光波。微波相對于波長較長的電磁波具有下列特點：①空間輻射的裝置輕易制造；②碰到各種障礙物易于反射；③繞射能力較差；④傳輸特性良好，傳輸過程中受煙、灰塵、強光等的影響很?。虎萁橘|對微波的吸收與介質的介電常數成比例、水對微波的吸收作用最強。

微波振蕩器和微波天線是微波傳感器的重要組成部分。微波振蕩器是產生微波的裝置。由于微波很短，頻率很高(300MHz～300GHz)，要求振蕩回路有非常小的電感與電容，因此不能用普通晶體管構成微波振蕩器。構成微波振蕩器的器件有速調管，磁控管或某些固體元件。小型微波振蕩器也可以采用體效應管。

由微波振蕩器產生的振蕩信號需要用波導管(波長在10cm以上可用同軸線)傳輸，并通過天線發(fā)射出往。為了使發(fā)射的微波具有一致的方向性，天線應具有特殊的構結和外形。常用的天線有喇叭形天線和拋物面天線等。

由發(fā)射天線發(fā)出的微波，碰到被測物體時將被吸收或反射，使功率發(fā)生變化。若利用接收天線接收通過被測物或由被測物反射回來的微波，并將它轉換成電信號，再由丈量電路處理，就實現了微波檢測。根據這一原理，微波傳感器可分為反射式與遮斷式兩種。

1、反射式傳感器

　 這種傳感器通過檢測被測物反射回來的微波功率或經過期間間隔來表達被測物的位置、厚度等參數。

　2、遮斷式傳感器

　 這種傳感器通過檢測接收天線接收到的微波功率的大小，來判定發(fā)射天線與接收天線間有無被測物或被測物的位置等參數。

圖11-5為微波液位示意圖，相距為s的發(fā)射天線和接收天線間構成一定的角度。波長為λ的微波從被測液面反射后進進接收天線。接收天線接收到的功率將隨被測液面的高低的不同而異。接收天線接收的功率Pr可表示為

當發(fā)射功率、波長、增益均恒定時，只要測得接收功率Pr就可獲得被測液面的高度d。

圖11-6為微波開關式物位計示意圖。當被測物位較低時，發(fā)射天線發(fā)出的微波束全部由接收天線接收，經放大器、比較器后發(fā)出正常工作信號。當被測物位升高到天線所在的高度時，微波束部分被吸收，部分被反射，接收天線接到的功率相應減弱，經放大器、比較器就可給出被測物位高出設定物位的信號。

當被測物位低于設定物位時，接收天線接收的功率為

被測物位升高到天線所在高度時，接收天線接收的功率為

式中η--由被測物外形、材料性質、電磁性能及高度所決定的系數。