微波功率探頭的工作原理主要分為以下幾類:
一、熱效應原理
- 熱電偶原理
- 當微波功率作用于熱電偶的一個臂時,該臂吸收功率產(chǎn)生熱量。由于熱傳導的作用,在熱電偶的兩個臂之間形成溫差。
- 根據(jù)塞貝克效應(Seebeck effect),兩種不同的導體組成閉合回路時,如果兩個接點的溫度不同,就會在回路中產(chǎn)生電動勢。
- 在微波功率探頭中,這個電動勢的大小與微波功率成正比,通過測量電動勢就可以確定微波功率的大小。
- 熱敏電阻原理
- 熱敏電阻的電阻值對溫度非常敏感。當微波功率作用于熱敏電阻時,它會吸收功率而升溫。
- 隨著溫度的升高,熱敏電阻的電阻值發(fā)生變化。通過測量這種電阻值的變化,并且已知熱敏電阻的溫度 - 電阻特性曲線以及吸收功率與溫度升高之間的關系,就可以計算出微波功率。
- 量熱式原理
- 微波功率被吸收體吸收后轉化為熱量。量熱式功率探頭測量吸收體的溫度升高量。
- 根據(jù)比熱容公式Q=mcΔT(其中Q為吸收的熱量,m為吸收體的質(zhì)量,c為比熱容,ΔT為溫度變化量),已知吸收體的質(zhì)量、比熱容以及測量到的溫度變化量,就可以計算出微波功率。
二、非熱效應原理
- 二極管檢波原理
- 在微波頻段,二極管具有非線性特性。當微波信號通過二極管時,會產(chǎn)生與信號幅度相關的直流或低頻電流。
- 這種電流的大小與微波信號的功率有關。通過對這個直流或低頻電流進行檢測、放大和校準等處理,就可以得到微波功率的值。
三、其他原理
- 基于電磁感應原理
- 一些特殊的微波功率探頭利用電磁感應現(xiàn)象。當微波信號在探頭內(nèi)部的感應線圈中產(chǎn)生交變磁場時,會引起線圈中的感應電動勢。
- 這個感應電動勢與微波功率相關,通過測量感應電動勢來確定微波功率。
不同的工作原理適用于不同的應用場景,例如熱效應原理的探頭在一些對精度要求較高、功率范圍適中的場合應用廣泛;二極管檢波原理的探頭則在高頻、寬帶微波功率測量中有較好的表現(xiàn)。