微波在片烟包松散中的应用与发展
微波在片烟包松散中的应用与发展
康琪，周昆，游俊，彭小树，刘毅
（四川宏图普新微波科技有限公司614000）
The application and development of microwave
in the tobacco package loosening
QI KANG，KUN ZHOU，JUN YOU，XIAOSHU PENG，YI LIU
Siclman Hot Pulse Microwave Technology Co.Ltd
Abstract:The traditional cigarette package to loose;loose back to lower permeability;breakage;loosening and conditioning after caking and wet mass.Gradually be resolved by introducing microwave heating loose tobacco bales of these problems;but at the same time;it also brings new problems:Tobacco drop in microwave equipment hidden dangers caused by;cigarette paekage temperature is not uniform;influence of high temperature on the different levels of cigarette sensory quality.In view of the above problems;a careful analysis of the existing technological defects;microwave system design in accordance with the relevant principles;norms; and the actual process fully integrated gradually developed first;second and third gengeration tobacco bale loosning process and equipment;meet different pieces of grade eigarette packs loose demand:but also to the pest killing.
keywords:Microwave;heating and loose;piece of cigarette;processing technology;sensory quality;pest killing;microwave system design
摘要：传统的烟包松散难松散、回透率低、造碎大，松散回潮后有结块和湿团。引入微波加热松散烟包后这些问题逐渐得到解决，但同时也带来了新的问题：烟叶掉落在微波设备中引起安全隐患；烟包温度不均匀；较高温度对不同等级烟片感官质量影响不同。针对以上问题认真分析旧有的技术缺陷，按照相应原理、规范进行微波系统设计，与实际工艺充分结合逐步开发出一、二、三代烟包松散工艺及设备，满足不同等级片烟包松散需求，同时还起到害虫灭杀的作用。
关键词：微波，加热松散，片烟包，处理工艺，感官质量，害虫灭杀，微波系统设计中图分类号：TM924.76,TS452
随着我国卷烟企业制丝加工工艺的发展，要求也在不断提高。为了方便储运、分类，稳定每种分类烟叶品质，烟厂制丝所用的原料均为复烤后，按每包200kg 标准预压打包的片烟包。此外为了改善烟叶品质、并使制品质量稳定，通常会进行2～3年的贮存、醇化。烟叶在压紧并长时间存放后，会发生粘连、板结的现象，变得密实、坚硬、难以散开，容易以较大的块、团进入后工序，引起投料流量的波动，影响制品品质，此外由于水分较低，会变得干、脆、易碎，使烟叶造碎较大、成丝率低，造成原料浪费。
为使片烟包散开以便后序使用，传统的松散工艺大致有两类：
(1）人工分包或自动切片成烟块后，通过耙钉式装置，将其强行撕扯成小块，
再送入滚筒式回潮设备加温、加温进一步松散。
(2）人工分包或自动切片成烟块后，用真空回潮设备反复抽空、注入蒸汽，使烟块增温、增湿，再用耙钉式装置、以及滚筒回潮设备进进一步处理。
但显而易见的是：第一类处理工艺中，切分、撕扯，均会造成很大的造碎；第一类处理工艺，虽然在切分后加入了真空回潮装置，提高了烟叶柔韧性，减少了耙钉撕扯造碎，但依然存在回透率低、难松散、造碎大等问题；而且经后序滚筒回潮处理后仍有结块和湿团存在，这些问题都是在使用单位的实际使用时暴露出来的[1]5。
1.简单替代式尝试
2003年，开始出现了把微波应用到片烟回软当中的工艺尝试。其中一些非微波领域的机构和企业提出了如下一种处理工艺：
拆包→切片→微波回软→保瓶输送→滚简凹潮→这种处理工艺更像是对传统第二类工艺中真空回潮进行了简单替代，并未显示出微波在这个应用中的优势，还暴露出以下一些问题：
（1）众所周知切片会大大增加烟叶造碎率，哪怕是所谓水平切分，也不可能平行、恰当的把烟叶完整的分开，仍然如传统工艺有一定的造碎。
（2）切片后，表面的烟造碎、松脱，容易掉落，积存在后面的微波设备中，长时间受到微波加热，形成安全隐忠。
（3）烟包被切成2～3片后，表面积也增至原来的2～3倍。微波处理后温度升至60℃多，在进入滚筒回潮前，其表面很容易降温、散失水分，重新变得干、脆，增加造碎。正因此该工艺在微波处理后还加入了保温输送设备，但也不能避免表水散失。
（4）如此，这种过于简单的替代，不但没有明显的提高生产效率、减少选碎、提高烟叶质量，还使工艺过程变得复杂化。
（5）此外，该工艺在实际实施中，大量使用家用级小功率2450MHz磁控管及配套电源作为微波发生器，无视微波源与应用器之间的匹配和保护，进行简单的叠加安装在应用器上。最终由于磁控管效率低下、电源效率低下、波源相互耦合使能量大量损耗等原因，导致其用
电量巨大、能效低下、磁控管及电源发热严重且极易损坏，使该系统在中试过程中夭折。
2.第一代烟包微波松散
在2003年同期，另一些微波领域企业和烟草领域相互结合，提出了对片烟
包进行整包微波松散的概念，即真正的烟“包”松散处理工艺也出现了，其主要工艺流程如下：
（3-4个烟包）拆包脱箱→整包隧道往复式微波回软→滚简回潮→这种处理工艺所用设备采用了915MHz的大功率微波源，由于波长的原因具有了更好的穿透性，完全可以直接加热完整的200kg烟包，从而跳出传统工艺的模式，使整个处理过程也变得非常简洁。体现出以下一些优势：（1）去掉切片工序，完全避免了切分造碎：也减少了表面降温、失水变脆的造碎，微波处理后无需特殊保温设备，使工艺得到简化。
（2）微波设备以较低的功率密度，让烟包在应用器内往复运动，可使温度相对更均匀。
烟叶由于升温而导致的回软程度、粘性下降程度都更均匀有效，经后序滚筒回潮后完全散开。
根据宝鸡卷烟厂的实际使用、检验数据显示，经该工艺处理后，烟块、烟团的检出率几乎为0%，能有效的提高大中片率，降低碎片率，能使制成烟丝的整丝率和填充能力提高；有利于降低消耗；提高烟支质最[1]7。另外，由于整包处理处理工艺简化，使处理效率变得很高，该微波设备单台套的烟包处理能力直接达到了4800kg/h，很容易满足使用单位的生产需求。
（3）此外，在微波回软设备中使用的915MHz微波源，所用磁控管、电源全部是成熟的工业级器件，质量可靠、运行稳定；在电气回路、微波回路都按相关工业技术标准，设置了完整的保护措施，出现异常时可自动保护设备，消除故障后可立即投入使用。使得该设备通过了实际使用单位验收，成为了一台真正的工业生产设备。
但这也是烟包松散的第－代技术，必然存在一些不足，如：烟包需脱箱进入微波设备，仍有可能出现表面烟叶掉落、进入微波设备的问题，形成安全隐忠，使用单位甚至提出了加装烟雾报瞥装置的需求[1]。而且处理后的温度均匀性，在烟包表层、尤其是边角处还是存在较大的差异，这不利于烟包的完全松散，为了保证松散效果，让最低温区域达到40℃以上，需要把平均温度升得较高。如表1所示烟包加热至平均温度约52.0℃时，最低温40.9℃、最高温66.1℃，相当于极差25.2℃、平均偏差4.73°C。
注：实际检验时，均做了大量重复的烟包加热、测温，数据较多且总体趋势一致，便不再一一列出，仅选取一组作为示例，后附表2、表3情况相同。
3第二代烟包微波松散
针对第一代烟包微波松散的不足，在其基础上的改进处理工艺也应需而生，其主要流程
如下：
(3-4个烟包，整包带箱）→微波回软→拆包脱箱→滚筒回潮→从表面上看这只是简单的工序调恕，却提出了新的考验：带箱回软，包装用的纸箱上带有较多固定铁钉，会随烟包、纸箱一并进入微波设备，通常会认为如此容易由金属引起放电、
电场击穿。但通过转换角度分析，认为200kg一个的烟包是一个负载很重是物料，而且有足够深的尺度（长；约1.1米、宽高约0.7米）具有很好吸收性能，大部分微波能量被烟包有效吸收，空间功率水平很低，由铁钉引起驻波的电场强度不足以引起击穿，使放电的可能性变得很小。而且微波处理后的烟包仅温升至
50℃～60℃，也没有脱水、干燥等变化，负载很稳定，不会随处理时间而使风险提高。而且铁钉都位于纸箱表面，散热良好；又远离金属腔壁，不易与腔壁发生放电，进一步降低了这种风险。
为此曾在行业内发起过专项实验验证，以证明上述分析的可行性；并在后续的宁波、川渝等大量卷烟企业的实际应用、生产中都得到了验证；事实证明：整包带箱微波回软是安全的。与此同时，这种新的处理工艺的优点得以突显：（1）解决了烟叶掉落造成的安全隐患，生产过程更加安全、稳定、效率提高，还可进一步减少原料损失、降低消耗。
（2）由于纸箱的存在具有一定的保温作用，可使烟包芯部、表面、以及边角温差缩小。在如表2所示，只需将烟包加热至平均温度约48℃，即可保证最低温在40.6℃以上即40.6℃、最高温降至57.2℃，极差缩小至16.6℃、平均偏差3.536℃。
（3）同时还进一步避免了烟包表面的水分散失，减少后序脱箱及送入滚筒过程中的造碎。
（4）此外，由于整包带箱加热，还扩展了该微波设备的用途，可结合高温对贮烟害虫的致死作用[2]，进行微波仓储害虫灭杀[3,4]。在微波加热后，利用烟包、纸箱的保温性，而且带箱烟包可以在微波处理后方便的转运入库，辅以仓库密封等将少散热的措施，确保有效的杀灭害虫。
4第三代烟包微波松散
由于二代散包在实际应用中取得较好的效果，也引起了更多的研究单位、卷烟企业的关注。有报道认为：微波处理对较低等级的烟片和中低档卷烟的感官质量有一定的改善作用；对中高等级烟片的感官质量有负面影响[3]4.
由宏普微波科技公司与上海烟草集团合作并提出了：这对优质或高档烟进
行微波松散的方法和装置[4]，即第三代烟包微波松散处理工艺，其主要流程如下：（单个烟包，整包带箱）→批次旋转式微波回软（3~4台并线轮流运作保持生产连续）→拆包脱箱→滚筒回潮→
(1)微波应用器、(2)馈能天线、(3)烟包、(4)炉腔门、(5)旋转托架、(6)旋转机构图2优质、高档片烟进行微波松散设备示意图（左为正视图、右为左视图）
烟草行业通常认为对优质片烟处理温度越高，就越有害于其香气等抽吸感官质量，而微波回软导致的温度偏差越大是，为保证最低温部分的松散效果，就只能提高平均温度，最高温度则最高，极差可能大大超过25℃，当最高温度达到60℃~70℃时对烟叶品质的损害会更明显。因此第三代工艺所使用的微波回软设备，采用了如图2所示的旋转机构，使烟包在应用器中对微波场产生扰动，使微波加热更均匀。此外采用单包加热，还可以有效的避免第一、二代设备，多包加热时微波作用效果不均，导致的温度差异。其特点如下：
（1）采用第三代微波回软，只需将标准烟包加热至平均温度45℃左右，此时温度极差≤9℃、平均偏差≤2℃，最低温度达到41.4℃，完全可以保证烟包的松散放果；而最高温度仅50.1℃，远低于之前的60℃~70℃。具体数据如表3
（2）通过这种低温松散，有效的降低对优质、高档烟叶品质的影响；满足了使用单位的严格检验。
（3）此外原第一、二代技术的优点都得到了继成：处理工艺简洁、高效，运行安全、稳定、整洁，松散率高，造碎少、减损减耗，烟叶品质得到有效保护甚至提升。而且仍然可用于仓储烟包杀虫。
3.微波应用小结
微波系统设计应按照相应原理、规范进行，其它方面应遵循相应标准、按照工业规范，切忌简单拼凑，以免因为微波系统性能缺陷，影响应用技术目的实现。微波应用必需与实际工艺进行充分结合，简单替代不但不能使应用得以实现，反而会离应用目的越来越远。此外还需要认真分析旧有技术的缺陷、并结合使用单位的需求，进行技术提升，一项应用技术才能得到持续性的发展。
参考丈献
[1]曹洁穹，王健强，樊亚玲，赵宗儒；微波加热松散在片烟制丝工艺中的应用[J]；烟草科技2009,3（总第224）
[2]吕建华，钟建军，张会娜，马丹，苏新宏，杜阅光；高温处理对烟草甲各虫态的致死作用研究[J]；农业灾害研究2014；4(3)
[3]罗登山，肖春菊，席年生，等；微波对烟片松散和杀虫效果的研究[J]；烟草科技2005；1(总第210)
[4]上海烟草（集团）有限公司；成都宏普科技有限公司。优质或高档片烟微波松散的方法和装置：中国，CN101036530B[P].2010.09.01
第一作者介绍：康琪（1982.06-),男，四川乐山，本科，只要从事微波能在烟草行业的应用和研发，hope@https://www.wendangku.net/doc/4711544984.html,
微波技术应用
微波技术 一概述 微波是指波长范围为1ｍｍ～1ｍ，频率范围为30×102 ～30×105ＭＨｚ，具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为91 5ＭＨｚ和 2 450ＭＨｚ。微波作为一种电磁波，通常应用于广播、电视及通信技术中，近年来，随着科学技术的发展，微波作为一种能源，已逐渐应用于食品杀菌、干燥、烘烤、膨化、解冻等方面。 微波技术在食品工业中的应用可追溯到四十年代末期，1947年由美国雷声公司马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于食品加热的微波炉。鉴于微波具有在食品内部生热并迅速产生均匀温度的观点，人们开始研究将它用于工业加热技术上以其开辟新的热能源，提高热能利用率和缩短加工时间，大约经历了十余年的探索，终于在1965年由美国Cryodry Comporation 公司研制成功了世界上第一台 915MHz/50kW隧道式微波干燥设备，并在Seyfert Foods食品公司首次投入实际应用，用来干燥油炸马铃薯片。此后微波能技术在美国、日本、加拿大和欧洲等发达国家在用来解决食品工业中的多种加热干燥、烹制、杀虫灭菌和回温解冻等方面相继获得成功并表现出强大的技术优势。到七十年代，世界各国普遍推广应用。例如在气候温和潮湿的日本，微波在食品工业中的应用占整个工业应用的60%。我国自1973年由南京电子管厂率先研制成功了工业微波干燥设备以来，经过了20年的努力，也积累了比较丰富的经验。目前我国已成功地应用微波能烧烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脱水、快餐面干燥、食品杀菌、饮料杀菌、白酒陈化催熟等许多领域，并取得显著进展。 二微波技术的原理及特点 综合微波技术在食品工业中的各种应用可归结为如下原理。 （一）微波加热干燥原理 微波加热技术是一种新的加热方式。它是依靠以每秒245000万次速度进行周期变化的微波透入物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热技术与传统加热方法相比，有如下特性：①穿透力强。②热惯性小。③呈现选择加热特性。④具有反射性和透射性。 微波干燥是在微波理论，微波技术和微波电子管成就的基础上发展起来的一门新技术，微波干燥已在许多领域内获得广泛的应用。它是应用微波加热的原理， 使品温度上升，达到干燥的目的。微波干燥具有如下的特点： 1 .干燥速度快、干燥时间短 由于常规加热需要加热传热介质和环境，再进入食品，故需较长时间才能达到所需加热温度。而微波加热则是加热物体直接吸收微波能，加热速度大大高于常规加热方法，此时只需一般方法的十分之一到百分之一的时间就能完成整个加热和干燥的过程。 2. 产品质量高 由于加热时间短，又非热效应配合，因此，可以保存加工原料的色、香、味,并且维生素的破坏也较少。 3. 加热均匀
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2012—2013学年上学期微波工程 期中论文 微波技术的当前应用浅析 学生姓名：邓兴盛 学号： 10908030101 课程名称: 微波工程 指导教师：何俊 专业班级：电子信息工程 完成时间： 2012年5月20日
微波技术的当前应用浅析 【摘要】微波技术早在二战结束不久就已经在工业上得到应用，但真正得到重视确实在上世纪七八十年代，经过了多年的发展已逐步形成了一系列的交叉技术，在不同的领域都发挥着其独有的优势和特殊作用，本文就目前世界上微波技术在不同领域的应用及其前景做一简单的分析，并就微波技术在应用中的一些需要我们共同关注的问题试图做一些思考。 【关键词】微波技术，应用价值，影响思考 【正文】1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。至此，随着人们对电磁波概念的认知，开始不断地认识到了电磁波在实际生活中的应用价值。 一个典型的例子，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12．5cm 青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，从而它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造出了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。 一、微波的存在 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦的一个预言──电磁波的存在。
2019年微波加热技术及其应用
微波加热技术及其应用 微波加热技术及其应用 姓名:邹成学号:081474133 摘要:微波是近年来食品加工与保藏工程中应用的先进技术，本文主要介绍了目前应用于食品中的微波加热技术原理特性，微波加热技术在食品工业中的应用及如何将此技术更好地应用于我国的食品工业，以改变我国食品加工技术的落后面貌以取得更大的经济和社会效益。 关键词:微波加热原理应用 前言 随着时代的发展和科技的进步，食品加工技术也从远古时代的火到现在的电热、红外以及当今的微波技术。经历了一次次的技术创新和技术革命，都给人类带来了巨大的利益，微波能技术的出现也充分证明了这一点。今天微波炉已走进千家万户，微波技术在食品工业中的应用也蓬勃发展。因为微波技术给人们提供了一种比电热、红外更为先进的加工技术。传统的加热方式基本上是由热源通过传导、对流、辐射的原理对被加热物进行加热。这种加热是由表及里逐步进入，导热性能差的物质加热速度就更加缓慢，而微波加热是一种介质的整体加热，里外一致。所以具有快速、节能、加热均匀、安全卫生、保持食品的色泽风味和营养成份。因此已越来越受人们的关注和欢迎。我国从20世纪70年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在食品加工领域已被广泛应用。 1微波的性质 微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高 [1]频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。 2.微波加热干燥，杀菌原理 2.1微波的加热原理 食品微波处理主要是利用微波的热效应，它是微波加热的物理基础，是由材料的介质损耗产生的，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。由于介质吸收微波能而加热，具有“热点”效应，且在加热介质中产生多个“热源”。因此，微波加热速率快，其加热效果是传导和对流方式加热达不到的。但另一方面，微波电磁 [2]场的空间分布特点和加热速率过快，微波加热可能会出现局部过热现象。
射频与微波技术原理及应用汇总
射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基
础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有
微波的技术小论文
微波技术小论文 题目名称微波技术的发展方向与前景 概述 学院（系）电子与信息工程学院 专业电子信息工程 学生姓名任子辉学号1152351 2014 年 5 月21 日
微波技术小论文 1.引言 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一，从雷达到广播电视、无线电通信再到微波炉，微波技术对社会的发展和人们生活的进步产生着深远的影响。微波通常是指频率范围在３００ＭＨｚ－３００ＧＨｚ内的电磁波，其波长约在１米到１毫米之间，可被进一步细分为分米波，厘米波和毫米波，其对应频率分别为特高频（UHF，ultra high frequency），超高频（SHF，super high frequency），极高频（EHF，extremely high frequency）。随着现代微波技术的发展，波长在１毫米以下的亚毫米波也被视为微波的范畴，这相当于把微波的频率范围进一步扩大到更高的频率。因此，有的文献里也把微波的频率范围定义为300MHZ－3000GHZ 本文介绍了微波技术的发展以及在各个领域中的应用，并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。 2.微波技术发展简史 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。自从19世纪末德国物理学家赫兹发现并用实验证明了电磁波的存在后，对电磁波的研究便迅速展开。对微波直到20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展。但早期的设备不能满足实验的需要，主要表现为缺乏大功率的信号发生器和灵敏的信号接收器，因此早期的研究并没有取得实质性的进展。到了20世纪30 年代，高频率的超外差接受器和半导体混频器的出现为微波技术的进一步发展提供了条件，使得微波技术的发展取得的一定的进步。 在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不仅系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期，首先是在连续微波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。20世纪80年代，我国开始生产微波炉，到目前为止，已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品，产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展，微波技术的研究向着更高频段──毫米波段和亚毫米波段发展。 3.微波技术发展现状和未来趋势 进入21 世纪，微波技术继续在广播、有线电视、电话和无线通信领域发挥着巨大的作用，在其他领域如计算机网络等应用中也崭露头角。在广播电视方面，截至2005 年，我国共有中波、短波、调频广播和电视发射台、转播台共计6.57
微波相关领域新技术及发展趋势
微波相关领域新技术及发展趋势 ?移动通信?卫星通信?毫米波通信?微波遥感?自由 光通信?网络课程 在科技发展一日千里的今天，微波技术也得到了迅猛的发展。微波的始用是第二次世界大战期间，英国科学家利用微波方向性强，遇到障碍物发生发射的特点，研制成功雷达用以探测敌机，其后50多年微波技术有了飞速的发展，就其发展方向看大致有如下几个特点： 工作频率不断向高频段延伸。 微波元件及整机设备不断向小型化、宽频带发展。 微波系统和设备不断向自动化、智能化和多功能化的方向发展。 下面移动通信、卫星通信、毫米波通信、微波遥感、无线光通信五个方面来介绍一下微波技术在相关领域近年的发展趋势。
一、移动通信 返回 从20世纪80年代起，移动通信技术获得了很大的发展，从传统的单基站大功率系统到蜂窝移动系统、卫星移动系统；从本地覆盖到区域、全国覆盖，并实现了国内、国际漫游；从提供语音业务到提供包括数据的综合业务；从模拟移动通信系统到数字移动通信系统等。随着第3代移动通信技术的商用和移动网与互联网的融合，全球正在向移动信息时代迈进。 在过去的10年里，移动通信得到了飞速的发展，第三代移动通信系统(3G)的出现更使移动通信前进了一大步。到目前为止，3G各种标准和规范已达成协议，并已开始商用。但也应该看到3G系统尚有很多需要改进的地方，如：3G缺乏全球统一标准；3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换，而不是纯IP方式；流媒体(视频)的应用不尽如人意；数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上xDSL等。所以，在第三代移动通信还没有完全铺开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经有不少国家开始了对下一代移动通信系统(4G)的研究。相对于3G而言，4G在技术和应用上将有质的飞跃，而不仅仅是在第三代移动通信的基础上再加上某些新的改进技术。 到目前为止，第四代移动通信系统技术还只是一个主题概念，即无线互联网技术。人们虽然还无法对4G通信进行精确定义，但可以肯定的是，4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界，它将可创造出许多难以想象的应用。未来的无线移动通信系统是覆盖全球的信息网络中的一部分，它将包括室内的无线LAN、室外的款待接入、智能传输系统(ITS）等。 4G中的关键技术 3G在经过了多年的研究和开发以后，在应用时仍然碰到了许多问题，并且距离个人通信的5个"W"还有一段距离，因此才会提前出现对4G的研究，在4G中将会采用一下一些新技术。
解睿——微波加热技术在公路养护工程中的应用
报告人：解睿 公路建设与养护技术材料及装备交通运输行业研发中心（徐工集团） 2020年1月9日深圳 微波加热技术在公路养护工程中的应用 高质量养护·高水平管理
目录 C O N T E N T S1 2 3行业现状 加热技术研究 衍生产品及市场应用 高质量养护·高水平管理 4 展望未来 2
PART 1行业现状 高质量养护·高水平管理 3
4 污染结果：青烟缭绕、植被破坏（绿化带、树木等烧烤焦严重） 污染根源：传统加热方式，如红外/热风加热，热传导——烤焦上表面、向下传导热量 1.行业现状 高质量养护·高水平管理
施工工序 石油沥青的标号 50号70号90号110号 沥青加热温度160～170155～165150～160145～155矿料加热温度间隙式拌和机集料加热温度比沥青温度高10～30 连续式拌和机矿料加热温度比沥青温度高5～10 沥青混合料出料温度150～170145～165140～160135～155混合料贮料仓贮存温度贮料过程中温度降低不超过10 混合料废弃温度高于200195190185运输到现场温度不低于150145140135 混合料摊铺温不低于正常施工140135130125 低温施工160150140135 工序 聚合物改性沥青品种 SBS类SBR胶乳类EVA、PE类 沥青加热温度160～165 改性沥青现场制作温度165～170-165～170 成品改性沥青加热温度，不大于175-175 集料加热温度190～220200～210185～195 改性沥青SMA混合料出厂温度170～185160～180165～180 混合料最高温度(废弃温度)195 混合料贮存温度拌和出料后降低不超过10 摊铺温度不低于160 实验室测试排放 500 1000 1500 2000 2500 100120140160180200 温度（℃） 沥青烟 苯可溶物 苯并[a]芘 *100 沥青老化、有害气体排放与温度表5.2.2‐2 热拌沥青混合料的施工温度(℃) 表5.2.2-3 聚合物改性沥青混合料的正常施工温度范围（℃） 1.行业现状再生规范对施工温度的要求 高质量养护·高水平管理 5
射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述
射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：
摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效
微波技术原理及其发展与应用_孙凤坤
主观因素影响，尽量把这种影响淡化，但是仍然是有所欠缺的，因此，指标权值量化方面的研究仍然是以后工作的难点。 参考文献[1]杨松林.工程模糊论方法及其应用[M].北京：国防工业出版社，1996. [2]翟晓敏， 盛韶涵，何建敏[J].系统工程理论与实践，1998(7).[3]张景林.安全评价基础[M].北京.兵器工业出版社，1991. [4]陈万金.安全科学理论与与实践[M].北京：北京理工大学，2005. 作者简介：吴喜，男，助理工程师，注册安全工程师、安全评价师，现从事电力行业安全评价及安全设计相关工作。微波技术原理及其发展与应用 孙凤坤 邢泽炳 （山西农业大学工学院，山西太谷030801） 1引言 微波是一种波长很短的电磁波，其波长范围在0.1mm~1m 之间，由于其最长波长值比超短波最小波长值还要短，故称其为微波。微波具有极高的频率，其范围在300MHz~3000GHz 之间，故微波亦称作“超高频电磁波”。微波整体范围介于红外线与超短波之间，根据微波波长范围的不同，又可将微波分为分米波、厘米波、毫米波以及亚毫米波。微波在整个电磁波频谱中所处的位置简图如图1所示[1]。 图1电磁波频谱分布简图随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、 微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。为避免微波通信频率与工业、医学、科学等的频率相互干扰，故将微波通信频率与其他用途的微波频率分开使用。目前，工业、医学、科学常用的微波频率有433MHz 、915MHz 、2450MHz 、5800MHz 、22125MHz ，其中915MHz 和2450MHz 在我国常用于工业加热。 2微波技术的发展历程微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，使得实验未能取得实质性的进展[2]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C.Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L.Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[3] 。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。但在当时战争条件下，各国都忙于实际应用，对微波理论的研究尚为欠缺，所以使得微波理论滞后于实际应用。1945~1965年，微波技术的发展速度有了明显提高，同时，其应用范围也更加广泛。在这20年间，逐步开辟了微波新波段并形成了射电气象学、射电天文学、微波波谱学等一系列新的科学领域。比较系统和完整地建立了一整套微波电子学理论，为微波技术的进一步发展打下了理论基础。1965年以后，微波集成电路与微波固体器件的发展和应用时微波设备朝着定型化与小型化的方向发展。目前，微波设备正向着更高频段、宽频带、高功率、数字化、高可靠性、小型化等方面发展，单片集成化和毫米、亚毫米波段微波的发展已成为现阶段微波技术研究的重点方向[4] 。3两种常用的微波技术3.1微波加热3.1.1微波加热的原理微波加热是通过极性介质材料对微波的吸收作用从而将微波的电磁能转化为介质的热能来实现的。该转化过程与介质材料内部分子的极化有密切关系。具体原理如下：当把含有极性分子的物料置于微波电磁场中时，介质材料中的极性分子在高频交变的电磁场中产生每秒高达数亿次的剧烈转动，并随着高频交变电磁场的方向重新排列，极性分子这种有规律的周期性运动必须克服相邻分子间的干扰和阻碍，从而产生一种类似于摩擦的效应。该效应微观结果表现为微波的电磁能量转化为介质材料内的能量，而宏观即表现为被加热的物体温度升高[5-6]。 3.1.2实现微波加热的条件 由于微波加热是一种物料在电磁场中靠自身损耗电磁能而进行的体加热，是基于极性分子介质材料对微波的吸收作用而产生的热效应，所以，欲实现微波加热，就要求物料本身必须能够吸收微波[5]。 （1）极性分子组成的介质材料，吸收微波的能力比较好。例如，水分子的极性非常强，能够很好地吸收微波，所以但凡含水的物质必定能够吸收微波，即含水的物质一定能实现微波加热。 （2）非极性分子组成的介质材料，很少吸收甚至不吸收微波，但却能透过微波，所以这类物质可用作微波加热的容器，也可用作密封材料。例如，塑料制品、玻璃、陶瓷、竹器皿、聚乙烯、聚四氟乙烯等。用 这类物质作加热容器，微波射入后只能使食品加热，而容器本身不会 发热。（3）还有一种特殊的物质不吸收微波，即金属[4]。与光波照射到镜面会被全部反射的特性相似， 当微波照射到金属表面时，也会被全部反射，即微波对金属不起作用，从而可知，金属制品不可以用作微波加热容器。3.1.3微波加热的注意点 （1 ）由于金属不吸收微波，并且会将照射到金属表面的微波全部反射，所以要避免用微波对金属膜包装的物品或在包装袋上印有金属粉制图像的物品进行加热，否则金属下面的部分将不会有任何加热效果[4]。（2）避免在被加热物体中混入金属片或金属针。不仅被加热物体表面要求不能有金属，而且被加热物体内部同样不可混入金属。这是因为金属尖端是微波电场最集中的地方，不仅不能实现正常加热，而 且还会形成尖端放电，从而在尖薄部位产生高热[4] 。 （3）对使用的加热容器有选择性。由于塑料、陶瓷、玻璃、竹器皿等非极性分子组成的材料能透过微波却不吸收微波，所以非常适合用作加热容器。一般情况下，用塑料或陶瓷做微波加热容器最佳。3.1.4微波加热的特点（1）微波加热的即时性[7]。由于微波加热是将电磁能转化为热能， 故为内部加热，不需要热传递过程，且内外同时加热，效果均匀，瞬时 即可达到高温，方便省时。（2）微波加热的高效性[7]。在微波加热过程中，只有被加热物体自身吸收微波并转化为热能，而微波设备的加热室壁是不吸收微波的金属材料，加热容器为几乎不吸收微波的非极性物质，所以，加热设备本身和相应的加热容器几乎没有热损失，故其热效率非常高。（3）微波加热的选择性。介质材料由极性分子和非极性分子组 成，根据微波加热的条件及原理，只有极性分子组成的物质才可以吸 收微波实现微波加热。因此，可以利用微波加热的这一特性来实现对混合物料中不同组分或不同部位的选择性加热[7]。（4）微波加热安全无害，没有废弃物产生。与采用矿物燃料燃烧进行加热的常规方法相比，微波加热不产生二氧化碳，对环境没有污 染[7] 。（5）微波加热时由于内部缺乏散热条件，所以使得内部温度高于外部温度，使温度呈现梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸摘 要：微波技术在短短的几十年内已渗透到各行各业，对社会发展和人们的生活产生了深远影响。文章在微波发展的基础上， 详细介绍了微波加热和微波灭菌两种技术的作用机理，并对微波加热的条件、特点等作出说明，另外，还包括微波技术在各个领 域的广泛应用， 同时对微波技术目前存在的问题作了分析，并对微波技术的发展前景作了展望。关键词：微波技术；微波加热；微波灭菌；原理；应用；前景3--
遥感图像分类方法的国内外研究现状与发展趋势
遥感图像分类方法的研究现状与发展趋势 摘要：遥感在中国已经取得了世界级的成果和发展，被广泛应用于国民经济发展的各个方面，如土地资源调查和管理、农作物估产、地质勘查、海洋环境监测、灾害监测、全球变化研究等，形成了适合中国国情的技术发展和应用推广模式。随着遥感数据获取手段的加强，需要处理的遥感信息量急剧增加。在这种情况下，如何满足应用人员对于大区域遥感资料进行快速处理与分析的要求，正成为遥感信息处理面临的一大难题。这里涉及二个方面，一是遥感图像处理本身技术的开发，二是遥感与地理信息系统的结合，归结起来，最迫切需要解决的问题是如何提高遥感图像分类精度，这是解决大区域资源环境遥感快速调查与制图的关键。 关键词：遥感图像、发展、分类、计算机 一、遥感技术的发展现状 遥感技术正在进入一个能够快速准确地提供多种对地观测海量数据及应用研究的新阶段，它在近一二十年内得到了飞速发展，目前又将达到一个新的高潮。这种发展主要表现在以下4个方面： 1. 多分辨率多遥感平台并存。空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍提高目前，国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统，并拥有全色0．8～5m、多光谱3．3～30m的多种空间分辨率。遥感平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展，并能在不同平台
上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像。民用遥感影像的空间分辨率达到米级，光谱分辨率达到纳米级，波段数已增加到数十甚至数百个，重复周期达到几天甚至十几个小时。例如，美国的商业卫星ORBVIEW可获取lm空间分辨率的图像，通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图像；美国EOS卫星上的MOiDIS-N传感器具有35个波段；美国NOAA的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测。随着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及高新技术自身不断的发展，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。 2. 微波遥感、高光谱遥感迅速发展微波遥感技术是近十几年发展起来的具有良好应用前景的主动式探测方法。微波具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。微波遥感采用多极化、多波段及多工作模式，形成多级分辨率影像序列，以提供从粗到细的对地观测数据源。成像雷达、激光雷达等的发展，越来越引起人们的关注。例如，美国实施的航天飞机雷达地形测绘计划即采用雷达干涉测量技术，在一架航天飞机上安装了两个雷达天线，对同一地区一次获取两幅图像，然后通过影像精匹配、相位差解算、高程计算等步骤得到被观测地区的高程数据。高光谱遥感的出现和发展是遥感技术的一场革命。它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。高光谱遥感的发展，从研制第一代航空成像光谱仪算起已有二十多年的历史，并受到世界各国遥感科学家的普遍关注。但长期以来，高光谱遥感一直处在以航空为基础的研究发展阶段，且主要
微波加热在化学反应中的应用进展
技术进展 微波加热在化学反应中的应用进展 杨伯伦 贺拥军 (西安交通大学化工系,西安710049) 摘要:介绍了微波加热的基本原理,并就微波加热在有机合成、高分子合成及加工、无机合成、天然气转化等方面的最新应用情况进行了综述分析,指出应加强微波对化学反应作用机理的研究。 关键词:微波加热;反应过程;机理中图分类号:T Q032 文献标识码:A N e w progress of microw ave heating applied in chemical reaction Y ANG Bo 2lun ,HE Yong 2jun (Department of Chemical Engineering ,X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China ) Abstract :The fundamental principle of microwave heating is introduced in this paper.The new application progress in the fields of organic ,polymer ,inorganic synthesis and in the chemical conversion of natural gas by microwave heating are summa 2rized.It is als o pointed out that the study of reaction mechanism of microwave applied in different chemical systems should be deeply carried out. K ey w ords :microwave heating ;reaction process ;mechanism 收稿日期:2001201211 作者简介:杨伯伦,男,1954年生,博士,系主任,教授,博士生导师,主要从事反应、分离及其相互耦合的研究工作。 微波是频率在013～300GH z 之间的电磁波,主要用于通讯、广播电视等领域。20世纪60年代开始,人们逐渐将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。近年,在化学反应过程中导入微波加热技术,不仅可有效提高反应转化率、选择性,而且体现出节能、环保等诸多优点,其作为实现绿色化工的手段之一而受到人们的广泛重视。 1 微波加热原理 111 微波加热基本原理 当微波作用到物质上时,可能产生电子极化、原子极化、界面极化及偶极转向极化,其中偶极转向极化对物质的加热起主要作用。 极性电介质的分子在无外电场作用时,偶极矩在各个方向的几率相等,宏观偶极矩为零。在微波场中,物质的偶极子与电场作用产生转矩,宏观偶极矩不再为零,这就产生了偶极转向极化。由于微波产生的交变电场以每秒高达数亿次的高速变向,偶极转向极化不具备迅速跟上交变电场的能力而滞后 于电场,从而导致材料内部功率耗散,一部分微波能转化为热能,由此使得物质本身加热升温。 根据上述原理,人们由麦克斯韦尔方程出发推导了微波场对物质热效应的表达式[1,2]。 (1)物质吸收的微波能: P =2πf ε″E 2 上式中,π为圆周率;f 为微波频率;E 为电场 强度;ε″为物质的介电损耗,它表示物质将电磁能转换为热能的效率。 (2)微波在不同材料中的穿透深度: D =c ε0/(2πf ε″ ) 上式中,c 为常数,ε0 为无外电场时物质的介电 常数。 (3)物质在微波加热下升温速率: d T /d t =K f E 2ε′(T )tan δ(T )/(ρc V ) 上式中tan δ(T )为介质损耗因子角正切,表示物质在特定频率和温度下将电磁能转化为热能的能 力,ε′(T )为物质的介电常数;K 为常数;ρ为物质的密度;c V 为物质的质量定容热容。 ·8· Apr.2001现代化工 第21卷第4期M odern Chemical Industry 2001年4月