微波的主要特點是它的似光性、穿透性和非電離性。似光性指它與頻率較低的無線電波相比，更能像光線一樣地傳播和集中；穿透性指它與紅外線相比，照射介質時更易深入物質內部；非電離性指它的量子能量還不夠大，與物質相互作用時雖能改變其運動狀態，但還不足以改變物質分子的內部結構或分子間的鍵。微波的套用主要是利用它的這些特點。微波主要套用于軍事和通信方面。
基本介紹
- 中文名：微波套用
- 特點：似光性、穿透性和非電離性
- 套用：雷達和通信、工農業生產
- 屬於：電磁波
套用,微波套用問題解答,
套用
微波的最重要的套用是雷達和通信。此外，在工農業生產、科學研究、醫學、生物學以及人民生活等方面都有廣泛的套用。
在工農業生產上的套用主要包括測量和加熱兩個方面。測量屬於弱功率套用，利用微波可以測量包括溫度、濕度、厚度、速度、長度等各種非電量，其特點是測量設備不需要與被測量的對象接觸(非接觸式測量)，特別適宜在生產流水線上連續監測並進行實時自動控制。例如，在鋼鐵工業中用微波測量爐溫、料面深度、鋼板厚度，以及測量並控制吹氧煉鋼中氧槍與鋼水液面之間的距離等。用微波測量鋼板厚度要比用γ射線測量更為優越，其測量精度不受鋼板化學成分的影響，且一般不必採取輻射防護措施。其他套用還有：在石油工業中測定石油的微小含水量；在造紙和紡織業中測量和控制紙張或織物中的水分；在機械鑄造業中測定和控制型砂中的含水量等。專門製造的微波水分儀可用於測量穀物、土壤、木材、菸草、藥品和牆磚等各種介質材料的含水量。利用微波的法拉第效應，可以測量幾十萬伏超高壓輸電線上的電流。微波在工農業生產上的另一類套用──加熱，屬於強功率套用，例如可以產生微波電漿，在大規模積體電路中刻蝕亞微米級的精細結構和製造光通信所需要的高純度光纖；可使包裝好的食品進行消毒或使冷藏食物解凍；可對高分子化合物進行熱定形；可用於乾燥食品、木材、紙張及電影膠片等塗膜材料等（見微波能套用）。家庭用微波灶也已得到套用，其性能日趨完善。
微波遙感配合可見光遙感和紅外遙感是探測大地、普查地球資源、測繪地形地物、監視農作物的生長，以及偵察軍事目標等的主要手段。與可見光和紅外遙感相比，微波遙感的特點是能夠全天候工作，但所得圖像的空間解析度較低（見微波遙感器）。
微波套用問題解答
問題1：微波是什麼？
答：微波與無線電波、紅外線、可見光一樣都是電磁波，微波是指頻率為300MHz-300KMHz的電磁波，即波長在1米到1毫米之間的電磁波。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”。
問題2：微波是怎樣產生的？
答：微波能通常由直流或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套用中使用的主要是磁控管及速調管。
問題3：微波套用的頻率有那些？
答：因為微波套用極為廣泛，特別是通信領域，為了避免相互間的干擾，國際無線電管理委員會對頻率的劃分作了具體規定。分給工業、科學和醫學用的頻率有 433 兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫，與通信頻率分開使用。目前國內用於工業加熱的常用頻率為915兆赫和2450兆赫。微波頻率與功率的選擇可根據被加熱材料的形狀、材質、含水率的不同而定。
問題4：微波加熱的原理是什麼？
答：介質材料由極性分子和非極性分子組成，在電磁場作用下，這些極性分子從原來的隨機分布狀態轉向依照電場的極性排列取向。而在高頻電磁場作用下，這些取向按交變電磁的頻率不斷變化，這一過程造成分子的運動和相互摩擦從而產生熱量。此時交變電場的場能轉化為介質內的熱能，使介質溫度不斷升高，這就是對微波加熱最通俗的解釋。
問題5：微波殺菌的機理是什麼？
答：微波滅菌的機理在於，細菌、成蟲與任何生物細胞一樣，是由水、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等複雜化合物構成的一種凝聚態介質。其中水是生物細胞的主要成分，含量在75～85%，因為細菌的各種生理活動都必須有水參與才能進行，而細菌的生長繁殖過程，對各種營養物的吸收是通過細胞膜質的擴散、滲透和吸附作用來完成的。在一定強度微波場的作用下，物料中的蟲類和菌體也會因分子極化馳豫，同時吸收微波能升溫。由於它們是凝聚態物質，分子間的作用力加劇了微波能向熱能的能態轉化。從而使體內蛋白質同時受到無極性熱運動和極性轉動兩方面的作用，使其空間結構變化或破壞，而使蛋白質變性。蛋白質變性後，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性、穩定性都會發生明顯的變化，而失去生物活性。另一方面，微波能的非熱效應在滅菌中起到了常規物理滅菌所沒有的特殊作用。也是造成細菌死亡的原因之一。
問題6：微波的穿透能力如何？
答：穿透能力就是電磁波穿入到介質內部的本領，電磁波從介質的表面進入並在其內部傳播時，由於能量不斷被吸收並轉化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質表面的距離，以指數形式衰減。透射深度被定義為：材料內部功率密度為表面能量密度的1/e 或36.8% 算起的深度D,微波的加熱深度比紅外加熱大得多，因為微波的波長是紅外波長的近千倍。紅外加熱只是表面加熱，微波是深入內部加熱。
問題7：什麼叫微波的選擇性加熱？
答：不同性質的物料對微波的吸收損耗不同，即選擇性加熱的特點，這對乾燥過程有利。因為水分子對微波的吸收損耗最大，所以含水量高的部位，吸收微波功率多於含水量較低的部位，從而乾燥速率趨一致。
問題8：微波加熱為什麼稱之為內部加熱方式？
答：常規加熱（如火焰、熱風、電熱、蒸汽等）都是利用熱傳導、對流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物的表面，再通過熱傳導逐步使中心溫度升高（即常稱的外部加熱)。它要使中心部位達到所需的溫度，需要一定的熱傳導時間，而對熱傳導率差的物體所需的時間就更長。微波加熱則屬於內部加熱方式，電磁能直接作用於介質分子轉換成熱，且透射性能使物料內外介質同時受熱，不需要熱傳導，而內部缺乏散熱條件，造成內部溫度高於外部的溫度梯度分布，形成驅動內部水分向表面滲透的蒸汽壓差，加速了水份的遷移蒸發速度。特別是對含水量在30%以下的食品，速度可數百倍的縮短，在短時間內達到均勻乾燥。
問題9：各種物質對微波的吸收能力如何？
答：微波加熱是介質材料自身損耗電場能量而發熱。而不同介質材料的介質常數εr和介質損耗角正切值tgδ是不同的，故微波電磁場作用下的熱效應也不一樣。由極性分子所組成的物質，能較好地吸收微波能。水分子呈極強的極性，是吸收微波的最好介質，所以凡含水分子的物質必定吸收微波。另一類由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很少吸收微波，這類物質有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚碸等、塑膠製品和玻璃、陶瓷等，它們能透過微波，而不吸收微波。這類材料可作為微波加熱用的容器或支承物，或做密封材料。在微波場電中，介質吸收微波功率的大小P正比於頻率f、電場強度E的平方、介電常數εr 和介質損耗正切值tgδ。即: P = 2πf E2 εr V tgδ
問題10：微波的脫水效率如何？
答：理論上每千瓦小時微波電能可使1.39公斤的水汽化，由於線路損耗及腔體效率等因素，實際效果為0.8--1.1公斤/千瓦小時。用戶可根據待處理材料初始與最終含水量之差及產量的要求來估算所需的微波功率。
