微波在损耗媒质中的传播特性研究及应用

• 作 者: 董卉慎
• 机 构: 湖南大学
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 微波 损耗媒质 传播特性 虚拟仪器 飞灰含碳量 微波相移法

微波具有频率高、波长短、穿透力强等特点，可以在空间自由传播。利用它与物质之间的相互作用，微波在工业、农业、医疗、雷达、通讯、科研、环保等各个领域得到了广泛的应用。
本文首先全面介绍了微波与损耗媒质之间相互作用的理论基础、研究方法和发展现状。在此基础上开展的研究工作分为两部分，分别研究了微波与人体介质的相互作用，以及微波与含碳飞灰介质的相互作用。对于前者，利用电磁场理论建立了相互作用的理论模型，推导出了微波在人体表面的反射系数、透射系数、及其透入深度与人体组织介电常数和电导率的函数关系。通过将不同频率下的介电常数数值代入到这些函数中，详细计算出了反射系数、透射系数、及透入深度与微波频率的对应表，从中得出了提高微波热疗效率的关键是反射微波的再利用的重要结论。该表对于电磁波热疗中如何选择最佳的工作频率具有很好的指导意义。而对于后者，通过研究微波在损耗媒质中的传播，发现微波的幅度衰减和相位漂移量均与介质的含碳量有确定的对应关系，进而提出了一种全新的实时测量电厂烟道飞灰含碳量的方法--微波相移法。文中详细介绍了该方法的理论推导，测量系统构架和基于ARM单片机的电路组成，并利用LabVIEW开发了电厂烟道飞灰含碳量实时测量系统的虚拟仪器界面，在该虚拟仪器界面下实现了定标参数的输入、数据的实时显示及数据文件的自动存储与删除，提高了系统处理大量数据的能力和测量的实时性和精准性。利用完成的样机在实验室进行了大量测试验证，实验结果与理论预期相符合。相信该方法的进一步完善和推广应用，有望能为各火电站监测锅炉中燃煤的燃烧状况，从而采取相应措施提高燃煤的效率作出重要贡献。