微波技术论文十篇

微波技术论文篇1

论文摘要：本文阐述了国内外微波真空干燥的研究现状，重点分析了各种微波干燥，并分析了微波真空于燥技术的几个问题。

1.序言

微波是指频率为300MHz～300GHz、波长为lmm～lm的电磁波。它的干燥原理是：微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上，当微波射人物料内部时，使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动；水等极性分子高速旋转的结果，使物料内部瞬时产生摩擦热，导致物料内部和表面同时升温，使大量的水分子从物料中蒸发逸出，从而达到干燥的目的。

微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点，而且参数容易控制，能干燥多种不同类型的物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究，但其技术性能还需要完善，在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。

2.国内外研究现状

早在上世纪80年代，美国、加拿大、英国和德国就开始研究微波真空干燥技术，主要集中在美国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学，加拿大的BritisC0lumbia大学，德国的Karlsruhe大学，英国的QueenUniversity，希腊的国立科技大学，法国的Albi研究所等。研究的内容涉及微波真空干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉，萝卜片，果胶，土豆，浆果等)的微波真空干燥操作等。

国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、天津轻工大学、上海辰灿轻工机械公司、四川大学食品学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术有限公司等。

江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和热风联合干燥试验。试验结果表明：微波真空联合干燥缩短干燥时问48％，提高了营养成分和叶绿素的保存率，改善了干燥品质。

大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真空-联合干燥，试验研究了微波功率、真空度，微波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效果的影响，建立了扇贝微波真空干燥的动力学模型。

3.微波组合干燥技术

组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技术，它可以发挥各种干燥工艺的长处，克服各自缺点，借长补短，达到高效率、低能耗、优品质的干燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥方式的干燥技术，所以它也是与其它干燥方式组合最多的一种干燥技术，同时也是当前国际上研究最多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方式。

3.1微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)

在与微波组合的干燥方法中，微波热风组合干燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量差，故不适合干燥热敏性物料；采用热风微波组合干燥可以克服上述缺点。此外，微波干燥的成本与热风干燥相比还是很高，单纯微波干燥是不经济的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥，温度梯度与水分转移的方向相反，而微波干燥是从内部加热，温度梯度与水分转移的方向相同，二者结合，可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波与热风干燥可以有三种结合方式。

3.1.1.在临界含水率处加入微波

当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达到临界水分)时将微波能引入干燥器，使物料内部产生热量和蒸汽压，使水分扩散至物料的表面并被排除，这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。

3.1.2.在干燥器的终端加入微波

单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低去除几个百分点的水分往往需要很长的时间，利用微波可以显著减少干燥时间。

3.1.3.在最初预热阶段加入微波

在干燥前物料含水率较高，可以先用微波将物料加热到蒸发温度，然后用普通热风干燥，去除表面水分，干燥时间可以缩短。

3.2.微波真空组合干燥

微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择性好、能源利用率高和便于控制等优点，但单纯使用微波进行食品干燥，容易产生由于过热引起的烧伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象；上述现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用真空可以降低水的蒸发温度，使物料在较低的温度下快速蒸发，同时还可避免氧化，因而改善了干燥品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料需要低温快速干燥，因此，将微波技术与真空技术相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看，微波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干燥技术。

3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥

微波干燥虽有许多优点，但经常会发生局部过热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象；此外，能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的原因之一就是热质传递控制不当，解决的方法之一是采用脉冲方式输入微波能，即短时间的微波加热和较长时间的间断。试验证明：当物料干燥到临界水分以后，连续施加微波能并不能加速水分的蒸发；采用间歇干燥的方法，不仅可以节省能量、提高干燥效率，还可以改善干后物料的品质。脉冲间歇式微波真空干燥技术是Edh0lm于1933年提出的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度在间歇阶段能够均衡再分配，减少水分梯度，这将有利于提高下阶段的干燥速率。

试验还表明，脉冲微波干燥时，微波接通时间越长、断开时间越短，物料温度越高。因此，通过调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。

3.2.2.变功率微波真空干燥

加拿大食品工程研究所ChristeneH．等进行了萝卜片的变功率微波真空干燥，微波的频率为2450MHz，微波功率4kW可调，真空度为13.3kPa，萝卜片的终水分为10％，微波谐振腔为圆筒形，直径350mm，长度500mm，采用的干燥工艺为：干燥开始后的最初19min微波功率为3kW，中间4min为1kW，最后10min为0.5kW。试验过程研究了颜色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量指标。结果表明：如果综合考虑，微波真空干燥的性能甚至优于真空冷冻干燥。美国加利福尼亚大学研制的微波真空干燥设备谐振腔是一个长12.2m的不锈钢圆筒，中间有输送带，沿长度方向分为三个干燥区，第一干燥区的微波功率较大，真空度为1.33～3.99kPa，第二、第三干燥区的微波功率递减。说明变功率微波真空干燥是一个研究方向

3.2.3.微波热风和真空组合干燥技术

Maskan利用微波和热风组合方式干燥猕猴桃，发现干后猕猴桃的收缩率(76％)小于单纯的微波干燥(85％)，而且颜色也有很大改善。Szab0利用热风+微波+热风的组合方式进行蘑菇的干燥试验，发现能改善干后蘑菇的品质。大连水产大学的研究表明，热风干燥扇贝具有较小的收缩率Durance利用微波真空与热风组合干燥西红柿，发现西红柿的复水率有所改善。由此可见，微波真空干燥与热风干燥具有一定的互补性。近些年，在高含水率和热敏性物料的干燥中，微波真空和热风的组合干燥也逐步得到了应用。

4.几个值得探讨的问题

4.1.关于物料的尺寸和形状

微波干燥的物料种类繁多，成分和状态也各不相同，按形状分有液状、糊状、浆状、粒状、片状、粉状；按类型分有蔬菜、水果、谷物、药品、水产品和农副产品；就尺寸而言可以小到菜籽，大到人参、蘑菇。微波干燥的研究表明，物料的大小、形状、数量、水分和在微波炉谐振腔中的位置对干燥效果均有一定影响。Dr0uzas用微波进行干燥果胶试验时，用五个料盘放在炉内五个不同的位置，发现干燥速率有明显区别。因此微波干燥应根据物料的特性(介电特性热物理特性、含水率和形状、大小)选择干燥工艺和参数，其原则如下：

①微波功率应与干燥的物料量相匹配。

②待干燥的物料其大小和含水率应尽可能均匀一致。

③考虑微波的穿透深度，大块物料最好先处理成小的粒状或片状。

④粉状物料如果堆积在一起时应看成是一个整体。

⑤小粒物料所用的微波功率(w/g)可以适当减小。

⑥对于热敏性物料可以适当加大真空度或减小微波功率。

4.2.关于真空度

从蒸汽特性表可知，真空度越高，水的沸点温度越低，水分越容易蒸发。但是在微波真空干燥时，并不是真空度越高越好，真空度增高，能耗加大，干燥成本加，而且会产生击穿放电现象。当微波频率为2450MHz时，真空度2～7kPa已经足够了，其相应的水分汽化温度是20℃和40℃。对于热敏性物料，要求物料的温度低，所以真空度就要高一些。法国Pere教授进行了不同真空条件下的微波真空干燥试验，试验表明，在相同的条件下真空度从1kPa增加到7kPa时，各单位采用的真空度数值有很大的差别，说明对于微波真空干燥中真空度的合理选择尚需进一步研究探讨。

5.注意事项

采用微波真空干燥时，有一些问题需要注意：

①微波能被金属反射，干燥物料和测试传感器中不可混入金属。

②待干燥物料的大小和形状应基本接近。

③微波干燥设备不可空载运行。

④微波可以穿透玻璃和聚合物而不损失能量。

⑤微波炉内的物料应分散布置而不要堆积。

⑥干燥过程中物料最好能够运动。

参考文献：

[l]徐艳阳，张憨，等．热风和微波真空联合干燥甘蓝试验[J].无锡轻工大学学报，2003(6)．

[2]张国琛，毛志怀，等．微波真空干燥扇贝柱的物理特性研究[J]．农工学报，2004(6)．

[3]汤大卫，张天使，等微波真空干燥技术的运用与前景[J].医药工程设计，2000，(5)．

微波技术论文篇2

关键词：微波技术；多媒体技术；电磁仿真；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0084-02

一、引言

当今社会，无线通信技术已经遍及生产生活的各个领域，而实现无线通信的最重要载体就是电磁波[1]。其中“微波技术与天线”是这些学科专业中的一门关键课程。该课程理论性较强，且概念抽象，不易理解和学习[2，3]，对如何讲授这门课程的老师及如何学好这门课程的学生都是一个不小的挑战。同时，该课程的工程实践性强，学生不仅要学好理论知识，还要掌握常用微波元件和天线的设计方法，以及相关仪器的使用。由于微波测量仪器的价格昂贵，学校采购数量有限，很难满足每一位同学的实验操作需求[4]。因此，本文探讨了如何在传统教学中，将现代多媒体技术与EDA电磁仿真软件相结合，合理融入到教学过程中。通过多媒体技术，使抽象的概念更加形象和直观，便于学生理解。

二、理论教学改革

1.合理安排教学内容。“微波技术与天线”既是一门理论课程，也是一门工程实践性较强的课程，其主要内容包括微波技术与天线两大部分。其中微波技术又包含传输线理论、波导及网络分析，以及常用微波器件设计等内容；天线技术主要包括天线的基本概念，常见天线基本原理，课程结构如图1所示。其中，红色方框部分应作为课堂讲解的重点内容；虚线框中内容具有较强的工程实践性，授课教师应对相关内容做一些详细介绍，同时对学习兴趣浓厚的学生做一些研究方向的指引。另外，红色方框部分的学习过程涉及大量的数学知识，包括高等数学、复变函数和矩阵理论等知识，还涉及电路、电磁场和电磁波等基础理论，学习比较枯燥且容易忘记。教师讲授时需要多花一些课时，并且强调学习这部分的重要性。在课后需要给学生安排一定的课后作业或临时测验，起到巩固知识、加深理解的作用。

2.合理使用多媒体技术。“微波技术与天线”课程中的很多概念抽象复杂，仅仅使用简单的文字描述或静态图片展示很难理解。通过使用现代多媒体技术可将抽象的概念形象化，利用彩色图片及动画等技术手段将抽象难懂的知识生动直观地展示给学生。例如“场”这一概念，很多学生反映难以理解。多媒体这一教学手段可以很生动、形象地去表达“场”这一看不见摸不着的物质，帮助学生去建立或者重构“场”在他们大脑中的印象，避免教师在“场”教学中的枯燥乏味，从而达到良好的教学效果[5]。

另外，在讲授无耗传输线工作状态、规则金属波导中的场时，也可采用多媒体教学。如对矩形波导中TE10模的电场、磁场以及三维场分布，可以采用多媒体动画的形式来呈现，这样就会使学生更加直观、深入地认识矩形波导中的场分布，加深理解，提高教学效果。对于各种不同的天线结构，可借助幻灯片，收集一些相关的图片展示给学生，加深学生对相关知识的认识与理解。

三、电磁仿真软件

“微波技术与天线”是一门实践性强的课程，由于该课程的实验仪器都非常昂贵，且学生人数较多，实验过程中的仪器管理与维护等需要耗费大量时间，并且在有限的时间内难以让每位同学亲手操作一遍，因此可以使用现有的EDA电磁仿真软件来解决上述问题。目前，常用的微波仿真软件有CST、Ansys HFSS、ADS与Ansys Designer等，并且都提供了相应的学生免费版，免费版完全可以满足课程教学的需求。利用这些软件可以让学生对“微波技术与天线”课程中的常用微波器件及天线进行仿真设计。在仿真实验中，可以加深学生对相关物理概念的理解，以及对理论知识的掌握，同时增强学生们的学习兴趣。图2所示为利用三维电磁仿真软件设计和模拟微波器件的图形界面。

四、课程网站建设

近年来，网络教学作为一种新型、高效的教学方式，很好地弥补了传统教育的不足，也推动了高等院校的教育改革[6]。通过精品课程网站，学生可以跳出传统教学在时间、空间上的制约，通过网站复习课堂上的知识，利用网站上的资源进行更深层次的学习，还可以与老师留言交流。精品课程网站逐渐成为了运用互联网技术改善教学质量、增进师生间交流的一种有效方式。

微波技术是研究微波信号产生、放大、传输、发射、接收、变换及测量等技术的学科，在卫星通信、移动通信、雷达、微波遥感等领域得到了广泛的应用。“微波技术”作为一门重要的专业基础课，是后续“移动通信”、“微波通信”等课程的重要基础。“微波技术”课程涉及到电磁场理论和微波网络系统以及天线技术，内容广泛，理论性强，信息量大，所用到的高等数学、物理学、电磁场与电磁波等知识较多，是电子与通信相关专业比较难学的一门专业基础课。

目前，传统的微波技术教学存在一些问题。首先，教学方法比较单一，大多数时候还是采用课堂上ppt讲解和板书的授课方式，这有助于进行严谨的理论推导，但讲课效率却无法充分提高；其次，在有限的课堂教学中仅能将基本的概念、原理、方法教给学生，而对微波技术的发展前沿，更深层次的知识点，发散性、探索性的问题涉及较少。建设《微波技术》精品课程网站是配合教学现状，进行网络教学改革的实践。将网络教学与课堂教学有机结合起来，是对以现代信息技术为基础的新型教学方法和教学模式的探索。能够充分发挥学生学习的积极性和自主能动性，从而提高教学质量。

本教研组运用新型的Web前后端技术，采用B/S（浏览器/服务器）架构，使用近年来新兴的Node.Js搭建后端服务器[7]，使用Nosql数据库MongoDB做为数据库，使用jquery、Bootstrap等前端类库和技术搭建一个性能、体验良好的《微波技术》课程网站[8]，并采用响应式设计进行多终端适配，使网站适应PC、手机等不同尺寸的设备。该网站不但丰富了该课程的教学手段，而且改善了教学质量，增进了同学与老师之间的沟通与交流。

五、结论

本文分析了“微波技术与天线”课程的内容特点及教学难点，并对传统教学方法提出了一些改进措施。通过合理安排教学内容及运用多媒体技术来提高教学质量。同时，开发和建立了相应的课程网站，该网站为学生提供观看视频课程、资料下载、查看老师文章、向老师留言提问等功能，为老师建立一个后台管理系统，提供文章的和管理、视频资源上传、回复学生留言等功能，有效提高了该课程的教学质量。

参考文献：

[1]袁海军，马云辉，刘咏梅，等.《微波技术与天线》课程教学中理论性与工程应用性的结合探讨[J].科技资讯，2012，（24）：169-170.

[2]夏祖学，李少甫，胥磊.《天线与微波技术》课程的教学改革研究与实践[J].实验科学与技术，2013，（06）：49-51.

[3]蒋铁珍，廖同庆.《微波技术与天线》教学：与工程应用相结合[J].教育与教学研究，2014，28（06）：78-80.

[4]李新营，曹雪.《微波技术与天线》教学的研究与探讨[J].物理通报，2014，（12）：25-27.

[5]李素萍，吴伟.《微波技术与天线》课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011，（08）：108-109.

[6]高思礼.教育部启动精品课程建设工作[J].中国大学教学，2003.

微波技术论文篇3

关键词：微波技术；教学改革；措施

随着科学技术的发展，微波技术的应用已渗透到了科学领域的许多方面，如无线通信、全球定位系统、雷达以及电子和计算机工程学科中。因此对于电子与信息工程类专业的学生来说，微波技术课程的开设是必不可少的。

一、微波技术课程特点

《微波技术》作为通信工程、电子工程、电子信息以及微波等专业的重要专业基础课，是在学习了《电路基础》和《电磁场与电磁波》等课程基础上深入研究微波领域的重要科目，其内容丰富、概念抽象、理论性强、对数学方法的依赖性强，教与学都有难度。微波技术课程主要包括传输线理论和圆图的应用；微波网络基本理论、s 矩阵及其特性等方面。在讲解波导理论时以简正波理论为线索介绍矩形波导的物理构成及其工作原理，其场结构在三维空间分布，因而要求学生有一定的空间想象能力和抽象思维能力。而课程涉及到的多由理论均以麦克斯韦方程组为理论依据，其中重要的结论推导都离不开高等数学和复变函数的知识。由此可见，微波技术课程教学难点主要表现为课程理论性更强、内容复杂而抽象、分析方法多样、对数学知识要求较高[1-3]。

二、微波技术教学中存在的问题

通过对以往教学过程中出现的情况，结合本专业特点，发现《微波技术》课程的讲授过程中存在以下几个问题：

（一）在现有的教学过程中，往往过于偏重理论教学，而实践教学所占比重较小；仅是按照课本简单设计教学计划，将基本的、重要的概念、原理、方法在有限的课时教学中教授给学生，而缺少介绍微波技术的发展前沿，因而学生课程学习意义不明确。

（二）由于该课程需要大量的先进仪器设备，而有限的学科建设及科研经费造成实验室先进仪器设备相对匮乏，导致学生缺少开放式教学环境。

（三）教学方法相对于其它课程比较传统，网上教学辅导与课堂教学难以有效结合；对学生的考核仅限于分数的高低；在课程建设过程上未能引进国外先进的教学理念、教学方法及教材，未能及时更新配套的实验教材，使学生不能在多层次、开放式的教学环境下学习。

三、微波技术教学改革的实践探索

针对以上教学中存在的问题，认为从以下几个方面对《微波技术》教学改革进行探索：

（一）注重合理利用教材，配套实验教材。以教材更好地适应当前教学的需要为目的，对教材在保留原有经典基础理论的同时，增加新的理论和实用技术；结合当前微波技术的发展，增加的新型微波元器件的原理和使用方法介绍。

（二）不断更新课程内容，提高学生学习兴趣。微波技术课程内容比较抽象，学生在学习中不易建立概念，也会因怀疑课程的实用性从而减少学习的动力。因此，应多注重对于课程内容实际应用背景的介绍，比如介绍未来移动通信技术中的射频技术等，以提高学生的学习兴趣。

（三）将实践性教学与启发式教学相结合。本课程紧密结合实际，教学中应加强实验教学环节。为节省设备经费，采取硬件平台与软件辅助相结合，学生实际动手操作与演示相结合的方法，开发基于仿真实验平台的实验内容，从测量微波的基本参量入手，将“电磁场与电磁波”实验与“微波技术”实验有机结合，使学生加深对书本知识的理解。

（四）积极改革教学内容组织方式。基础理论教学方面，教学内容以讲授基本原理、基本方法为主，使学生了解基本理论知识，掌握重点、难点问题，在讲授该课程时，把重点放在基本概念和基本原理的解释上；实践课程教学方面，结合理论课程教学内容，精心设计典型的实验范例，利用实验室拥有的微波仪器设备，进行微波系统基本参数的测量；实践环节教学方面，主要包括课程设计和毕业设计，让学生利用所学的知识，培养学生的实践技能。

（五）开展互动式教学与研究式教学。开展互动式教学，在授课过程中，鼓励学生提问，每一章结束后都进行分组讨论，培养学生的独立思考、分析问题、解决问题的能力。开放式、研究式的讨论，使学生总结归纳所学内容，用一条龙“串”起来，写出“小论文”形式的学习笔记。这些措施促进了学生的积极性和自信心的提高，帮助学生克服了畏难情绪，增强了对自己将来从事微波科研工作的兴趣和信心。

（六）坚持推进优师建设，加强教学经验与资源的总结、研究与推广，实现科研与教学的融合，不断优化教师队伍结构，全面提高任课教师水平。

（七）积极进行网上教学改革试验。充分利用利用网络教学来补充课堂教育，将网络教育与课堂教育有机地融合起来。

（八）设计教学信息调查表和听课记录表。调查表在课程结束时使用，听课记录表由课程教学负责人教学过程中随机听课时填写。对负责人每学期听课次数定量化，并要求分别对相关教学环节进行评价。根据学生填写的调查表和负责人填写的听课记录，分析教学过程中所存在的问题以及教学改革与创新的效果，为教学研讨和教改指明方向。

四、结语

通过对《微波技术》教学手段，教学方法和实验环节等多方面的不断地探索，为深化《微波技术》课程教学改革，提高课程的教学水平和教学质量提供有益借鉴。

参考文献：

[1]李九生.微波与射频技术课程新式教学理念应用[j].科技信息,2010, (6):9.

微波技术论文篇4

【关键词】经验小波 故障诊断

1 理论阐述

EMD（经验模态分解）是1998年由美籍华人黄锷等人率先提出的，EMD是一种新的自适应信号时频分析方法。EMD最大的特点在于其克服传统方法当中利用没有意义的谐波分量来表示不平稳以及非线性信号的缺陷。EMD在使用的过程中呈现出了十分良好的时频聚焦性。该技术在非线性以及非平稳信号的分析处理等方面呈现出了良好的性能并得到了广泛应用。截至目前，EMD得到了广泛应用，并在实际应用的过程中展现出了良好的性能。随着对EMD技术研究的不断深入，该技术存在的一些缺陷也逐渐暴露出来，这对该技术应用造成不利影响。EMD技术存在的主要问题在于以下几个方面：首先，EMD是一种经验性的方法，缺乏必要的理论基础，EMD技术虽然得到了广泛应用，但是在实际上EMD方法分解得到的IMF分量正交性还缺乏理论证明；其次，EMD在具体使用的过程中由于其收敛条件不合理、过包络以及欠包络等问题会导致出现模态混叠情况；最后，EMD技术在使用的过程中药分解出一个IMF分量，这个过程中需要进行多次迭代，因此，使用该技术想要得到一个实际信号所有的IMF分量，必须要进行长时间的计算。

针对EMD技术中存在的缺陷，Gilles依托EMD技术的自适应性以及小波分析的框架，提出了一种新的自适应信号处理方法也就是EWT（经验小波变换）。本方法的主要原理是通过对信号的频谱进行自适应划分，从而构造合适的正交小波滤波器组从而提取有紧支撑傅里叶频谱的AM-FM成分，在此基础上，对已经提取出来的AM-FM模态进行Hilbert变换，就可以得到有意义瞬时频率和瞬时幅值，这样就可以得到Hilbert谱。由于小波变换技术是建立在小波框架之上的，因此该技术剧由坚实的理论技术，并且该技术在具体使用的过程中起计算任务要远远小于EMD。文章在写作的过程中，讨论了一种基于EWT技术的机械故障诊断方法，结果证明EWT方法的有效性。

2 一种基于EMT技术的机械故障诊断方法

为了验证经验小波变换在机械故障诊断中的有效性，文中将EWT技术具体应用到双盘转子的磨碰数据研究当中。实验选择的转子是通过电机进行驱动的，轴承是互动轴承，并通过非接触式的电涡流传感器测量垂直于水平方向上的转动。

转子的径向碰磨故障通过以下的装置进行模拟，通过对不同内径定子置换，可以对不同的碰撞摩擦故障进行模拟，如图1所示。在转子的转速为3000r/min情况下，采样的频率是1.6kHz，采样点数是1024。通过传感器可以得到两种不同碰磨程度下的振动信号以及频谱图。

对得到的数据进行经验小波变换，采取相对振幅比a=0.15。

利用EWT技术可以使时频图得到更好的分割，主要的倍频都处于支撑边界的中间，且严重碰磨的分割断段数N比轻微碰磨大。当转子出现比较轻微的碰磨时，高阶频率分量会表现出周期性的冲击信号，与此相反，低阶频率分量则比较微弱，当转子出现比较轻微碰撞时，轻微碰磨Hilbert谱分量反映明显，增值也基本上处于稳定状态，并且会持续存在，而在高阶部分则比较微弱，但都是周期性被激发的。当转子出现严重的碰磨时，倍频成份十分丰富，并且其高阶频率分量的幅值也很大，高阶频率分量都表现出了一定的冲击特性， Hilbert幅值不会发生变化，在更高阶频率成份反映的也比轻微碰磨时更加明显， 并且较有规律地间断地出现。

通过文中具体的分析，我们可以得知在机械故障检测中使用EWT变换可以根据频率特征有效的从低频到高频自适应地分解碰磨故障信号。在进行故障诊断时，Hilbert谱能够客观地反映转子碰磨故障的严重程度，并且能够客观地显示碰磨故障的频率特征结构。当转子出现比较轻微的碰磨故障时，此时低阶频率分量持续存在，并且幅值比较稳定，高阶频率分量则十分轻微，随着转子碰磨不断加重，低阶频率分量仍然存在，这时高阶的频率成分的幅度则会出现周期性的变化，并且幅值增加也十分明显。

3 结语

文中主要对经验小波变换进行了理论分析，并以双盘转子为例研究了经验小波变换在机械故障检测中的应用。相对于EMD技术，EWT技术具有更好的适用性，可以预见EWT技术将得到更加广泛的应用。

参考文献

[1]李志农，朱明，褚福磊，肖尧先.基于经验小波变换的机械故障诊断方法研究[J].仪器仪表学报，2014（11）.

[2]雷亚国.基于改进Hilbert-Huang变换的机械故障诊断[J].机械工程学报，2011（05）.

作者简介

郝瑞卿（1985-），女，山西省人。硕士学位。现为西安航空职业技术学院助教。研究方向为机械制造及其自动化、项目工程。

微波技术论文篇5

[关键词]微波催化 有机合成 废水处理 煅烧催化剂

中图分类号：TM933.3+4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0026-01

引言：

微波化学是研究微波与化学反应体系相互作用的一门学科，是在深人研究微波场中物质的自身特性及其与微波辐射相互作用的基础上发展起来的。传统的加热方式是依靠热传导，对流域辐射逐步由表及里传入物质内部。而微波加热是一种内源性加热，是对物质的深层加热。此外，相比较传统的加热方式，微波加热具有选择性，对各种极性物质，则很容易受热，但有时也会导致过热现象，即溶剂温度超过了沸点而不沸腾，也可以出现局部过热现象。因此，在对物质进行微波加热时，必须考虑微波的辐射功率、微波对物质的加热速度、溶剂的极性和反应体系的结构特点等因素。

常规催化理论提出的活性中心学说，主要经历了中间化合物理论，催化电子理论和均相配合酶催化理论三个阶段。把微波加热手段和催化技术相结合的应用，往往得到令人想象不到的结果。本文重点就微波催化技术在有机合成、有机废水处理、工业钒催化剂以及粮油化工技术上的应用进行阐述。

1 微波催化在有机合成上的应用

由于微波独特的加热方式，在有机合成中越来越显示出其反应迅速、收率高、选择性好等优点。因此被广泛应用于酯化反应、合成醚反应、皂化反应、缩合反应、成环反应、开环反应、偶合反应、重排反应等方面。

1.1 配合物催化

配位化学是化学领域中最活跃的前沿科学之一，几乎渗透到所有的学科。高军军等[1]以肉桂酸钠和氯化苄为原料，四丁基氯化铵作催化剂，采用微波辐射技术，在常压下直接合成肉桂酸苄酯。考察催化剂用量、微波辐射功率和辐射时间对酯收率的影响，最适宜的反应条件选择：当肉桂酸钠与氯化苄的摩尔为1：1.2时，采用1.0mol四丁基氯化铵和0.05mol肉桂酸钠，微波功率为300W，辐射25min，收率达84%以上。此外，罗军等[1]将微波加热用于卤素交换氟化反应中：以季铵盐、聚乙二醇和三氯化锑作为有效催化剂，采用四甲基氯化铵和PEG一6000以二甲亚砜为溶剂反应4h可分别得到收率为75.1%和77.2%的邻硝基氟苯，反应时间大大缩短，收率明显提高。

1.2 酶催化剂

酶是一种高效的生物活性催化剂，它催化的反应速度比非酶催化的反应速度一般要快106一1012倍。微波辐射可以改善酶的“微环境”，从而可提高酶催化的专一性，酶催化体系经过微波辐射后，增强了活

性中心的立体结构与相关底物基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团与酶活性中心更加相互接近，并严格定位，使酶催化反应更具选择性和专一性。Parker研究了非水相微波辐射条件下酶催化酯交换反应，实验结果表明：由于微波加热是内加热方式，反应物在较短周期内将得到很快的均匀加热，反应时间过长反而影响收率。Zare一vucka等研究了微波辐射条件下通过葡萄糖苷基转移作用，酶促进拆分烷基--D-吡喃葡萄糖苷和烷基--D-吡喃半乳葡萄糖苷，实验结果表明，相对于传统加热条件，酶催化有机合成的选择性大大提高，反应时间明显缩短。Carrillo一Munoz等研究微波辐射下的脂肪酶催化反应：1-苯基乙醇的手性拆分，相对于传统加热方式，微波技术提高了脂肪酶在酯化和转化反应中对底物的亲和性和增加了反应的选择性。

2 微波催化处理有机废水

化工废水大都是有机物（浓度CODcr>5000mg/L），具有生物降解性极差的特点，很难用传统方法处理。目前，处理高浓度难降解有机废水，较好的方法是湿式氧化法，但该方法需要高温、高压，对于难降解氧化的有机物，条件则更为苛刻，不适应实际的工业生产。微波辐射技术具有快速、高效和不污染环境等特点。张慧敏[2]在催化湿式氧化法的基础上提出了微波催化湿式氧化法，处理难降解有机废水的新工艺，以含硝基苯类、苯胺类、氟化物的废水（A）、含乙酸素的废水（B）和含硝基物的废水（C）为水样进行测定，实验采用间歇微波催化湿式氧化工艺，微波功率为630W，微波辐照废水水样10min，实验结果表明，（A）的CODcr，去除率达到了90.9%；时间为15min时，去除率为89.7%反而有所下降，同样辐射10min，（B）的COD去除率达到了97.7%，（C）的CODcr去除率达到了93.4%，并且全部超过采用传统方法的去除率[3]。研究表明：对于连续流染料废水中的初试浓度过高时，微波输出功率越大，停留时间越长，脱色效果越明显。如果初试染料废水的质量浓度在400mg/L，输出功率为720W，停留时间在4.76min，出水10L内其脱色率为95%，CODcr毛去除率高于92%。

3 微波煅烧钒催化剂

硫酸是重要的无机化工原料，主要采用接触法生产，二氧化硫的催化氧化是硫酸生产的关键步骤。目前世界上普遍采用钒催化剂催化氧化二氧化硫。钒催化剂生产中干燥和煅烧，此过程中，反应时间长、能耗大、扬尘点多，致使钒催化剂的机械强度降低，磨耗大。因此，试图采用微波辐射的方法来取代传统的干燥和煅烧方法。实验表明，V2 O5具有强烈吸收微波的功能，这为采用微波法提供了可能。东南大学的孙德坤等[5-6]报道了微波煅烧制备钒催化剂的实验，结果表明：微波法煅烧钒催化剂的催化活性、机械强度等指标都超过了采用传统法生产的催化剂，并且能够减少耗能，降低成本，同时减少环境污染具有即经济又环保的优点。此外，微波催化技术还应用于石油化工、烟草行业和微波催化辅助提取中药有效成分等方面[7]。

4 展望

微波催化技术是一门综合叉科学，尽管它的作用机理尚不够清楚，人们对反应机理的争议也较多，但由于它能在一些反应中加快反应速度，缩短反应时间，提高收率，实现某些常规方法不能进行的合成，并且可以和大多数常规催化剂共同作用的特点，有待于更为进一步研究与探讨。同时，随着人们对微波催化的不断认识、对微波催化技术的深人研究和微波装置的不断改进，可以预见微波催化技术将会得到广泛的应用和发展。

参考文献

[1] 高军军，胡书明，吾满江，等.微波催化技术在有机合成中的作用[J]新疆师范大学学报，2011

[2] 张慧敏.微波催化湿式氧化法处理难降解有机废水[M].河南化工，2011

[3] 谭亚军，蒋展鹏.废水处理催化湿化氧化法及其催化剂的研究进展，环境工程，1999

[4] 都苗，微波催化处理连续流染料废水的研究[D].长春：东北师范大学，2012

微波技术论文篇6

【关键词】微波技术与天线；教学研究；课时压缩

0 引言

微波技术与天线是电气信息类专业的专业方向课，其先修课程有：“电路分析”、“电磁场理论”、“信号与系统”等，而且对数学基础要求高，学生在学习过程中，普遍存在“畏难”情绪[1-2]。但是随着信息时代的到来，微波即高频电磁波正是信息的主要载体，广泛应用于卫星通信、移动通信、计算机通信、雷达等各个领域[3-4]，市场上需要大量的电磁场与微波技术、无线技术专业的从业人员，如射频工程师、微波工程师、天线工程师等，而微波技术与天线正是相关工作人员的入门课，是电子科学与技术科学领域进行深入研究的必修课，因此，对于电子信息、通信工程专业的学生来说，该门课程在目前和将来都是重要而不可缺少的。

另一方面，我国高等教育改革深入发展，素质教育被放在首位，加强了学生工程实践能力的培养，加大了实验教学及实践教学的比例，在此大背景下，许多课程的理论教学学时数都被压缩，例如我校的2012版人才培养方案中，微波技术与天线的理论教学课时数也由原来的32学时压缩到24学时，另外增加了16学时的实验教学，总共40个学时。那么如何在有限的学时数中，完成教学目标，取得好的教学效果，就成为必须探讨的问题。

表1 教学学时安排表

1 整合课程内容，优化课时分配

“微波技术与天线”课程主要讲授传输线理论、微波网络、微波元件及天线，课程的教学目标是要求学生通过该课程的学习，掌握微波技术的基本概念、基本理论、基本分析方法和设计方法，培养学生分析问题解决问题的能力，提高动手能力，为后续课程的学习打下良好基础。根据教学内容和教学目标，我们注意合理安排各章节理论和实验教学的学时数。我校选用教材为王新稳的《微波技术与天线》[5]，针对2012年版人才培养方案，设定的教学学时安排如表1所示。

需要说明的是，在我校对于电子信息专业，电磁场与电磁波是作为专业基础课，是必选课，课时为56学时；而且在电路分析中，分布参数电路理论也是作为必学内容，因此在介绍传输线理论时，只需将重点放在史密斯圆图、阻抗匹配、波导、同轴线等方面，在天线知识的讲解时，也只需将重点放在天线的参数方面，这样就可以将理论课时适当减少。

2 丰富教学方法和手段

“微波技术与天线”课程理论性强，概念抽象，推导计算过程繁杂，传统单一的教学模式不仅学生在学的过程中感到非常枯燥，作为讲授的教师也会觉得枯燥，因此为了提高教学效果，教师应充分利用教学资源，根据教学内容的特点，考虑工科学生以应用为主的特点，丰富教学手段和方法，改变理论教学的枯燥性，调动学生学习的积极性和主动性。

首先，注重增加课堂教学的趣味性，理论联系实际，激发学生学习的兴趣。授课教师要善于观察日常生活，将授课内容与日常生活实际结合起来，有意识地搜集一些例子，例如在讲解群速度和相速度时，可以以生活中的电钻在墙上钻孔为例，将电钻旋转的速度类比为相速度，电钻轴向运动的速度类比为群速度，这可以使学生对原本抽象的两个概念有很好的理解。

其次，将多媒体教学手段引入微波技术与天线课程。现在几乎所有课程的教学都引入了PPT教学，不可否认多媒体教学手段的引入，使得许多抽象的概念图形化、可视化，使学生能够比较容易的理解抽象复杂的内容，降低了理解难度，提高了学习效率。但是，过度的依赖PPT进行教学，其弊端也是显而易见的。微波技术与天线是一门严谨的学科，其中涉及到大量的数学公式及其推导，如果都用PPT讲解，使得授课速度加快，学生无法做笔记，学生理解不深刻，导致学生看着容易，无法动手或者动手就错。因此，这就需要教师精心备课，根据所授内容的特点，采用板书与多媒体合理结合的方式，以期达到最佳教学效果。

第三，将工程软件引入课堂。目前，社会上的许多公司在招聘射频工程师和微波工程师时，都要求应聘者能够熟练地使用微波工程软件，比如HFSS、ADS、CST等。在课堂上，让学生学习一门微波工程软件，在当前严峻的就业压力下，学生觉得找工作时会“有用”，主观上就愿意去学；更重要的是，将工程软件引入课堂，能够帮助学生更好的理解该课程的基本概念、基本原理、分析方法，提高学习效率。在“微波技术与天线”的教学中，根据章节内容的特点，选择适当的教学方法：对于传输线理论和微波网络这一部分知识，主要是基本理论知识的介绍，我们以理论教学为主（见表一）；对于微波元件和天线部分的知识，则只需用较少的的理论课时进行基本概念的课堂讲解，然后用多数课时让学生在实验室中对相应的微波元件、天线进行模拟仿真，在仿真过程中加强对基本概念、元件参数及功能的理解。这样的仿真教学方式，使学生不再觉得课堂内容单调枯燥，消化了课堂知识，体现了工科教学的实践应用性，激发了学生主动学习的积极性，有利于提高课堂教学效率。

最后，提供网络教学资源，鼓励学生自主学习。由于课时数的减少，课堂内的教学只能是让学生了解“微波技术与天线”最基本的理论和分析方法，掌握该门课程的学习方法和研究方法，学校可以建立网络化的多媒体课程资源库，让学生利用课外时间选择内容针对性的进行学习；还应该建立课程教学邮箱或课程论坛，进行教学活动的双向化。

3 转变实验教学模式

随着无线通讯技术的迅速发展，传统的“微波技术与天线”实验教学方法已落后于时展，在教学过程中存在许多问题，比如：实验仪器设备陈旧，当前企业和研究单位的一些微波测量工具价格昂贵，一般的高校本科实验教学只能望而却步，传统仪器功能固定，无法兼顾综合课程设计以及毕业设计。因此，在一般的普通高校中，将工程软件引入实验教学，将理论学习和实际操作有机结合，开设仿真实验，是一个切实可行的方案，不仅可以提高教学质量，还可以增强学生的社会竞争力，适应社会对人才素质的需求。

4 改革教学评价与考核方式

考核方式对于学生的学习积极性有重要影响，改变传统的一张试卷定乾坤的方式，减少学生对期末考试的压力，也可以减少学生学习该门课程的“畏难”情绪。增大学生平时成绩的比例，注重学习过程，降低期末试卷的难度，都可以取得好的效果。在期评成绩比例上：平时作业占10%；平时表现5%，实验成绩20%，小测验10%，如果建立了网络课程教学网站，还可以让学生登录课程网站的次数、论坛上讨论的情况占有一定的比例，这样平时成绩的比例就占到45%以上，使得学生感到只要有付出就会有回报，更加愿意去学这门课程。

5 结束语

在目前“微波技术与天线”课程理论教学学时数被压缩，而该门课程对于电子信息、通信工程专业的学生日趋重要的情况下，笔者从优化课时分配、丰富教学手段、改变实验教学模式、改革教学评价与考核方式等几个方面进行了探讨和研究，目的是提高课堂教学的教学质量和效率，培养适应新环境下的具有自主学习能力和工程实践能力的高素质人才。

【参考文献】

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[2]曹卫平，高喜，等.微波技术教学改革初探[J].大众科技，2011，142（6）：134-135.

[3]全绍辉.微波技术基础[M].北京：高等教育出版社，2011.

微波技术论文篇7

关键词：低通滤波器； 微带线； 平衡技术； 版图优化

中图分类号：TN71334文献标识码：A文章编号：1004373X(2012)04002702

Design of microstrip lowpass filter layout optimization based on balanc technology

PENG Yufeng, LIN Sihong, ZHANG Shuli, JIN Long

(College of Physics and Information Engineering, Henan Normal University, Xinxiang 453008, China)

Abstract： The discontinuity of the microstrip line structure makes reflection loss and insertion loss bigger, and affects the filter performance. In this paper, balancing method is used to enhance the lower characteristic impedance of the parallel filter branch to achieve the purpose of reducing the width of microstrip line, accordingly to balance the width of the filter and to optimize the simulation layout. Taking the design of a fivethorder Chebyshev microstrip lowpass filter as an example, its simulation results show that the internal reflection loss of the filter passband decreases from -9.566 dB to -15.837 dB and the insertion loss cuts down to 0.322 dB from 0.679 dB. Compared with directly adoptting Richards transform and microstrip lowpass filter designed by Kuroda rule, this method can shorten the design cycle of filter and make the filter performance satisfactory.

Keywords： lowpass filter; microstrip line; balancing technology

收稿日期：20110911微带滤波器是无线通信的重要部件。随着无线通信系统的发展，加速了微带滤波器的研究进程，发明许多Q值适中、重量轻、稳定性好的微带滤波器。计算机辅助设计软件的出现，使设计者在设计过程中避免繁杂的计算过程,提高复杂电路设计效率，缩短设计周期。设计者通常运用Richards变换与Kuroda规则设计微带低通滤波器［13］。该方法设计的滤波器在接头处会由于相邻耦合线线宽不同产生不连续性，使插入损耗较大，不满足一些射频通信的要求。为了解决此问题，采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法，改善了通带性能，但阻带性能变差，体积变大［4］。运用分形技术设计高低阻抗滤波器取得了一定的效果，但设计方法复杂，对于加工精度要求较高［5］。

本文提出一种采用平衡技术优化微带低通滤波器版图的方法，并以5节切比雪夫微带低通滤波器为例，通过在低特性阻抗并联传输线节点处再并联相同长度的微带线，修改两条微带线特性阻抗为原来的两倍达到优化版图的目的。原理图仿真和版图仿真均验证了该方法的可行性。该方法简单易行，只需使用ADS软件就能方便修改，并且可以用于带阻滤波器等其他微带结构的滤波器，具有良好的应用前景。

1平衡技术设计原理

使用Richards变换和Kuroda规则设计微带滤波器，所得串并联传输线长度理论上是相同的。选取各支节传输线长度l为截止频率下波长的1／8，由终端开路传输线阻抗分布表达式：Zin（l）=-jZ0tan β1(1)式中：传播常数β=2π／λ；Z0为特性阻抗。将l=λ／8带入式（1）可得：Zin（l）=-jZ0(2)若传输线长度l保持不变，使两条特性阻抗Z0相同长度l相等的终端开路传输线并联于同一点，则其输入阻抗会减半为Z0／2；反之，将两段并联终端开路传输线特性阻抗提高1倍并联于同一点且保持传输线长度l不变，则输入阻抗保持不变为Z0。

由以上推导可知，用平衡技术修改滤波器并联终端开路传输线不影响各节的输入阻抗。

2用Richards变换、Kuroda规则设计微带低通滤波器由于当频率较高时电感和电容应选的元件值过小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集中参数元件并且工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应［67］。基于以上原因，设计者先设计出有电感、电容组成的集中参数滤波器，然后运用Richards变换和Kuroda规则转换为合适的微带滤波器结构。

本文设计的微带低通滤波器指标如下：

截止频率为f0=3 GHz，通带内波纹为0.5 dB，在2倍截止频率处具有不小于40 dB的带外衰减，输入/输出阻抗为50 Ω。基板厚度H=0.762 mm，基板相对介电常数Er=3.66，磁导率μ=1 H/M，金属电导率为5.88 mS/m，封装高度Hu=1.0+33 mm,金属层厚度T=0.035 mm。

通过计算选用5阶切比雪夫微带低通滤波器模型进行设计［8］。电路原理及其仿真结果如图1所示。

图1微带低通滤波器原理电路及仿真结果由图可以看出串联和并联的微带线长度均为λ／8，而宽度与特性阻抗大小相关。

由于原理图仿真是在理想条件下进行的，而实际的电路板需要考虑耦合和干扰等因素的影响。ADS版图仿真是采用矩量法进行电磁仿真，对版图的仿真结果更符合电路实际情况［8］。图1所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图2所示。

图2微带低通滤波器版图结构及仿真结果3用平衡技术设计微带低通滤波器

由于微带传输线的特性阻抗越高，传输线的宽度就越窄。反之，阻抗越低，宽度就越宽。从第2节中的滤波器原理图可看出，TL3和TL5两段并联的微带线，他们的宽度比较宽即特性阻抗偏大，使用平衡技术，在TL3并联点处再并联一根相同长度的终端开路微带线，将两根线的特性阻抗扩大为原来的2倍，并运用ADS软件中的LineCalc工具推算出线的宽度W。对于TL5用同样的方法设计。电路原理及仿真结果如图3所示。

图3改进后微带低通滤波器原理电路及仿真结果图3所示的滤波器原理图对应的版图结构及仿真结构如图4所示。

图4改进后微带低通滤波器版图结构及仿真结果由图1和图3的原理图仿真结果可以看出，优化前的反射损耗，插入损耗与优化后的数值几乎相同。这与使用平衡技术修改原理图后不改变原有滤波器阻抗的结论相一致。

由图2和图4的版图仿真结果可以看出，通带内反射损耗由-9.566 dB降低到-15.837 dB，插入损耗由0.679 dB降低到0.322 dB。

可以看出，运用平衡技术均衡微带低通滤波器微带线宽度后，使通带内反射损耗明显改善，插入损耗明显降低，达到了性能指标。证明了该方法的有效性。

4结语

微波技术论文篇8

关键词：微波提取；中药制剂

中药制剂源于实践，未经人为化学修饰，是天然化学组合库，是在朴素的医药理论指导下用药，具有显著地综合疗效特色。中药中某些成分的特殊疗效与较大的毒副反应已成为利用新型给药系统的特点与优势。中药提取改变了传统中药制剂面貌，促使有效部位与药材组织分离，可溶物与不溶物分离，减少剂量、提高疗效，为剂型选择、制剂成型创造良好条件，同时体现有效方剂疗效的桥梁与保证。

1 微波提取技术的基本原理

微波（Microwave）是一种波长在1mm～1m、频率在300MHz～300GHz的高频电磁波，介于短波与远红外之间，故称微波。微波具有使分子极化和离子导电两种效应，可使处于微波电磁场中物质的极性分子或离子快速转动及定向排列，因磨擦和高速旋转而产生热量；可使细胞内极性物质尤其是水分子受微波能作用产生热，致水气化产生的压力使细胞膜破裂，或致细胞收缩，出现孔洞和裂纹，使提取溶剂容易进入细胞内，从而溶解细胞内的物质，达到提取目的。微波具有能量集中、穿透力强、选择性高、加热效率高、时间短等特点。

2 微波提取技术特点

2.1选择性高 微波提取技术具有较高的选择性。在微波场下，极性分子可吸收微波能产生热量，故对具有不同极性的植物细胞或组织所含成分有不同的作用，故对细胞内成分的作用具有一定的选择性。提取高山红景天根茎中的红景天苷与传统乙醇回流法相比，微波提取技术提取率高，提取时间短，杂蛋白含量明显降低。有报道认为微波提取的选择性与植物细胞或组织中的含水量多少有关；微波提取对含不同极性成分中药的提取选择性不显著，但对不同形态结构中药的提取有较高的选择性。

2.2提取时间短，能耗低，提取率高 微波穿透力强，可克服一般加热过程的热传导、热辐射造成的热量损失，加热效率高，使得提取能耗有效降低。如在提取荆芥挥发油时，与回流法比提取时间缩短15倍；提取山楂多糖时，与回流法比提取时间缩短7倍；提取甘草甘草酸时，微波法8min相当于索氏提取3h；提取秦艽龙胆苦苷时，微波法3min明显优于水煎法30min。同时提取过程中的温度低，时间短，有效成分的破坏损失少，因此提取率高。

3 微波提取的影响因素

3.1物料粒度 物料粒度对微波提取是有影响的，如粒度对龙胆苦苷的提取率的影响40目高于20目稍粗，提取液粘度低，利于后续过滤。

3.2溶剂 溶剂会影响微波的传送及对微波能量的吸收利用。一般选择适当浓度的乙醇溶液，并可根据需要添加适当的提取辅助剂。如优化微波提取甘草酸工艺，提取率：含10%乙醇的0.5%氨水>氨水>水，溶剂用量适当，与传统提取方法比可减少30%～60%，过多会造成微波严重衰减，影响微波能量的有效利用。

3.3温度 温度直接影响目标成分在提取介质中的溶解度及扩散速度，从而影响提取效率。微波提取温度可略低，降低目标成分的受热破坏，减少杂质成分的提出。微波提取甘草中甘草酸的工艺，结果60℃条件下提取效果优于40℃。

3.4浓度梯度 浓度梯度影响目标成分的溶出和扩散速度。微波可使目标成分在药材内迅速迁移，提高传质速度缩短扩散平衡时间，故要采取适当方法（如搅拌、换新溶剂）提高浓度梯度。

4 微波提取技术展望

微波提取中药成分，具有选择性高、提取时间短、能耗低、收率高等优点，具有广泛的发展前景，但适用范围有一定的局限性。目前的研究以提取工艺优化，提高提取率为主。针对微波作用原理，用化学、药效学、毒理学方法评价、比较该技术的特点，适用范围，仍缺乏相应研究。提取原理及影响因素研究还有待进一步深入完善，微波非热效应对成分稳定性的影响值得探讨，利于指导合理进行中药材的提取操作。 完善生产用微波设备，由于微波易泄露，对人体有一定的损伤，设备的安全性以及操作保护措施需进一步完善。注意成本核算，微波提取需要使用专用的提取设备，设备投资费用及安全维护费用高，如何完善设备，保证使用的安全性，降低费用，直接关系到此技术在工业生产中的应用。

参考文献：

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[2]王艳，张铁军. 微波萃取技术在中药有效成分提取中的应用[J]. 中草药，2005，23（03）：45.

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微波技术论文篇9

关键词 探究式教学 微波技术 微波电路

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.03.040

0 引言

“微波技术基础与微波电路”是通信与信息、电子与电气等专业通用的重要的专业基础课。本课程涵盖了微波技术的基本内容，①包括微波传输线及其理论、微波网络理论、微波无源元件及微波有源电路等，实现了承上启下、从低频电路到高频电路的过渡。既有用电磁场理论即所谓“场”的理论分析波导传输线、波导谐振腔等的工作原理与特性，也有用网络理论即“路”的理论分析同轴线、带状线、微带线及其组成的微波元件的工作原理、工作特性，还有关于具有高频特性的微波二极管及其电路、微波晶体管及其电路的分析。因此，学生普遍反映该课程内容广、公式多，比较难学。针对课程特点及学生学习中遇到的问题，为激发学生的学习积极性，发挥他们自主学习的能力，应采用多种教学手段，如“启发式教学”、“讨论式教学”、“探究式教学”等以提高教学效果。

本文简单介绍了“探究式教学”的概念，列举了在“微波技术基础与微波电路”课程教学中运用“探究式教学”的几个案例。

1 探究式教学法简介

关于探究式教学法，关键词就是要明确什么是探究。美国国家科学教育标准中对探究的定义是：②“探究是多层面的活动，包括观察，提出问题，通过浏览书籍和其他信息资源发现什么是已经知道的结论，制订调查研究计划，根据实验证据对已有的结论作出评价，用工具收集、分析、解释数据，提出解答、解释和预测，以及交流结果。探究要求确定假设，进行批判的和逻辑的思考，并且考虑其他可以替代的解释。”

探索式教学法在具体应用时，由教师提出一些事例和问题，通过阅读、观察、实验、思考、讨论等过程，让学生自己独立探究，自行发现并掌握其中的原理和结论。它的指导思想是发挥学生的主体地位，让学生主动地思考，探索认识和解决问题的方法和步骤，研究具体事例中的客观属性，发现事例内部的联系和发展规律，从中找出相应的讨论结论，形成自己的概念和观点。可见在探究式教学的过程中，突出强调学生的主体地位和自主能力。学生需要主动思考，提出问题并解决问题，而不是让学生直接接受书本上或者教师给出的现成结论。

实施探究式教学法包括以下几个步骤：③

（1）设问质疑阶段。根据教学目的和内容，准备相应的事例和问题，提出的问题应经过精心考量，难度适度、逻辑合理。为了充分发挥学生自主学习能力，也可以引导学生自己去发现问题。

（2）探索研究阶段。督促学生拟定合理的研究计划，选择恰当的方法。由学生收集资料，充分利用图书或者互联网资源，对资料进行分析研究，包括数据分析，归纳，寻求问题的答案。这个过程可以由学生单独完成，也可以组成研究小组来完成，要注意培养学生寻求合作的团队精神。

（3）思考作答阶段。经过探索研究阶段，学生要把相关的资料进行总结梳理，对问题得出自己的观点和结论。不同的研究小组可以就同一问题分别提出本组不同的解释或看法，将自己的结论清楚地表达出来，汇总后大家共同探讨。

（4）分享矫正阶段。各个研究小组把自己的探究结果介绍给全体同学，展开讨论、辩论，通过比较和综合，使不准确的部分得到完善。教师在这个过程中要适时给予指导，肯定长处，指出不足，营造热烈又融洽的交流氛围。

2 “微波技术基础与微波电路”课程教学中运用“探究式教学”的案例

根据“微波技术基础与微波电路”课程标准及教学大纲要求，针对课程内容，我们在教学过程中合理地选择以下几个具有代表性的问题点，运用“探究式教学法”达到较好的教学效果。

（1）电磁场理论中“唯一性定理”、“复坡印廷定理”和低频电路理论中“复功率定理”的应用。用电磁场理论分析微波电路的工作特性，可以通过求解满足一定边界条件的麦克斯韦尔方程组的方法，这种方法可以得到精确解，但往往由于边界条件的复杂性而得不到解析解、或者数学求解过程本身就十分繁琐，即便用数值解法也很耗时。而用微波网络理论来分析微波电路的工作特性，则可避免上述这些缺陷，更大的好处是网络参量是可以通过实验装置测定的，虽然结果是近似正确的，但能满足工程应用。问题的关键是：为什么微波电路可以等效为微波网络？如何将微波电路等效为微波网络？在学生充分理解用微波网络理论分析微波电路工作特性的优点的基础上，我们把这两个问题作为学生探究学习的内容布置下去，安排10个学生分成两组，分别探究学习以上两个问题，并作适当探究提示：从以前学过的知识中去寻找理论支持。

两组学生分别收集了参考资料并进行探究学习，一组学生在电磁场理论中找到了理论依据―“唯一性定理”，但对“唯一性定理”如何用还存在疑虑。老师向这组学生展示了一些微波电路实物，并再次启发他们网络端口参考面上电压、电流与横向电场、磁场的对应关系，这组学生经过再次讨论学习，很快理解了“唯一性定理”是把微波电路等效为微波网络的理论基础。另一组同学在通过讨论，认为应用电磁场理论中的“复坡印廷定理”可以把微波电路等效为微波网络，因为“复坡印廷定理”反映了流入、流出闭合体的电磁能量与闭合体中电磁储能及耗能的关系，但对微波网络的电路表现形式还不清楚。老师启发学生再研究复功率定理及集总参数电感、电容的储能特性，学生把电场储能与电容储能对应、磁场储能与电感储能对应、闭合体耗能与电阻耗能对应，结合低频电路理论中的“复功率定理”，找出了把微波电路等效为集总参数网络的方法。

（2）网络参考面移动对网络参量的影响。微波传输线上存在分布参数的串联电感、串联电阻、并联电容、并联电导，传输线上各点的电压波和电流波的幅度和相位都不同，因而把微波电路等效为微波网络时，端口参考面位置的变化将使网络参量发生变化，这是微波网络理论区别于低频网络网络之处。微波网络理论中通常用散射参量来表征微波电路的工作特性，我们把探究网络端口参考面移动如何影响网络的散射参量作为一个研究课题交予学生，并要求他们通过实验验证。

学生们在深入学习研究微波传输线理论后，掌握了微波传输线上不同位置归一化入射波、反射波幅度和相位的关系，在理论上推导了微波网络端口参考面移动后散射参量的变化规律。随后探究了二端口互易网络散射参量的测试方法，自己搭建实验平台，先测出给定微波二端口网络的散射参量，再通过在二端口网络端口加、减传输线的方法改变端口参考面，测出新的二端口网络的散射参量，对理论推导结果进行了验证。在学生实验验证过程中，老师进一步提出了如何用实验方法验证多端口网络的端口参考面移动对散射参量的影响，同学们在深入分析并理解端口参考面移动对网络散射参量影响的原理，及实验法测量二端口网络散射参量的原理后，很快找出了实验验证方法。

参加两个探究课题的学生均写出了详细的学习、研究报告，并在课堂上进行了讲解讨论，与其他同学们分享了探究成果。

3 结束语

以上只是我们在实施“微波技术基础与微波电路”课程教学过程，采用精心设计的运用“探究式教学法”案例中的两个。第一个案例让学生在探究学习过程中，充分体会到大学课程设置的科学性、知识的连贯性，学好每一门课程对掌握知识的重要性。第二个案例让学生深刻理解了微波的特点，发挥了他们的想象力，培养了他们的实际动手能力。同学们普遍反映，通过探究式的教与学，提高了他们的学习兴趣，锻炼了逻辑思维能力，表示要在今后的学习中要主动参与、主动探索、主动思考、主动实践。同时，如何更好地运用“探究式教学法”，也对老师提出了更高的要求，老师要在如何精心地设置探究课题、如何引导学生探究、如何指导学生对探究成果进行总结等方面下功夫。

注释

① 范寿康.微波技术与微波电路[M].北京：机械工业出版社，2011.

微波技术论文篇10

关键词：特殊几何实例；OpenGL测试函数

中图分类号：TP301

1 引言

水波涟漪仿真在虚拟场景经常出现，它的灵动性能够较大程度的增进整个场景的真实感。虽然它的仿真在计算机图形学中的研究一直不断的深入，但其模拟至今尚无统一的方法。一方面，它形态和运动具有不规则性，因此在模拟其交互性、实时性和逼真度方面难度很大；另一方面，随着应用范围的不断推广，人们对其所表现出来的效果要求也不断提高。鉴于以上现状，本文在纳威-斯托克斯方程模型初步建立的基本情况下，探究水波涟漪模拟效果的实时渲染。

2 Navier-Stoke方程模型的建立

3 基于特殊几何实例的分析及实时渲染绘制

基于物理模型的水波涟漪模拟往往采用常采用本文2中二维方程来求解，虽可形成典型的水波纹但往往无法满足其较高的逼真度。针对此问题本文结合特殊几何实例，在典型物理水波模型生成的基础上对水波形成过程中的不同问题进行特例讨论。并结合讨论结果，利用OpenGL平台中的测试函数，设置水波产生及运动过程中的函数参数，使其产生视点替用特效技术和混色处理技术的效果，实现具有真实动态感的三维图形实时渲染绘制。以达到水波模拟的实时性、交互性、逼真度。

3.1 特殊几何实例分析

水波产生的条件是受到外界干扰引起的，从干扰物的性质可将其分为垂直落物引起的水波涟漪及倾斜水跃等多种类型。对于单个水波纹，本文以水波微元为研究对象，对每个微元建立空间直角坐标系，将其在直角坐标系八个卦限所受力的种类分为压力和体积力（重力）。微元在合力作用下发生运动，多个微元间相互作用产生水波纹，如图1所示。随着时间的推移，微元由于阻尼等原因逐渐趋于静止。对于特殊边界处采用粒子研究法，引用文献[3]中提出的粒子系统水波模拟法，对于边界处粒子赋予一定的属性，根据其动态属性对粒子进行移动和变换，随着波纹的衰减，删除已经超过其生命周期的粒子。

3.2 基于OPENGL的实时渲染技术

水波纹的产生及运动涉及扩散、衰减、反射、折射及衍射等现象，本项目采用纹理映射技术达到实时性、交互性及逼真度的要求。采用OPENGL中的测试函数生成视点替用特效技术和混色处理技术的效果，实现具有真实动态感的三维图形实时渲染绘制。

4 结束语

水波涟漪因形态和运动具有不规则性，其建模和实时模拟一直是计算机图形学中的难点。虽然其应用在不断的扩展，但在虚拟现实技术中并没有统一的方法模拟实现。本文提出Navier-Stokes方程物理模型的建立，并对水波涟漪产生、扩散等运动中的受力进行特殊分析，运用OPENGL中的测试函数等对水波纹的基本模型进行绘制和实时渲染，以接近当前对水波涟漪实时性、交互性及逼真度的要求。

参考文献：

[1]郭淑俊，王恰恰.水波涟漪的虚拟现实技术仿真[J].科技信息，2013，7：53.

[2]石荣.Navier-Stokes方程组的最优控制问题[J].江汉大学学报，2009，3：20-23.