微波場中的溫度測量

微波場中的溫度測量

 　 微波對樣品是內(nèi)部加熱，而對周圍環(huán)境不進(jìn)行加熱或加熱程度不相同。要得到真實溫度，必須對樣品內(nèi)部的溫度進(jìn)行測量，而不是樣品附近的溫度。

傳統(tǒng)溫度測量裝置，如傳統(tǒng)的熱電偶等不適合在微波場中應(yīng)用，因為這些熱電偶在微波場中同樣受到電磁場的影響，同樣會被微波加熱，因此，如果使用傳統(tǒng)的熱電偶測量微波場中樣品的溫度，所測量得到的溫度具有很大的誤差，有時甚至就是熱電偶本身被微波加熱的溫度，而不是樣品本身的真實溫度，因此，在微波場中必須使用特殊的測量溫度系統(tǒng)。目前，用于微波場中的溫度測量系統(tǒng)有３類。

第一類，家用微波爐中通常使用的帶屏蔽的熱敏電阻這類熱敏電阻探頭的最高溫度僅略高于100度。把熱敏電阻插入導(dǎo)電的不銹鋼管中，再把不銹鋼管連接到爐壁的接地銅網(wǎng)上，即可實現(xiàn)熱敏電阻的屏蔽。要進(jìn)行成功的溫度測量操作，必須把探頭置于吸收微波的樣品之中，使探頭基本不受微波場的影響。像水和水合物組織這類強吸收微波材料，可在大約２．５ｃｍ的距離內(nèi)把２．４５ＧＨｚ的微波能完全吸收掉。這種屏蔽方法已經(jīng)被證實不適合于大多數(shù)的實驗室應(yīng)用，因為探頭暴露在沒有介電吸收體充分保護(hù)的微波場中，將會積累起足夠的電荷而產(chǎn)生電弧放電。

第二類，帶屏蔽套的熱電偶。研究者們采用帶屏蔽套的熱電偶在微波場中進(jìn)行溫度測量已取得成功。Ｍ.Ａ.Ｊanney等使用了帶金屬屏蔽套的熱電偶測定燒結(jié)過程中Ａ1203樣品的溫度。隨著微波場強的斷開和接通，熱電偶的接收信號也隨著減小和增加，但是當(dāng)微波切斷時，熱電偶的接收過程并沒有出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象，僅僅觀察到了與傳統(tǒng)加熱和冷卻中類似的現(xiàn)象。這就說明，微波場并沒有影響帶屏蔽套的Ｃ型熱電偶的溫度測量。Ｊ.Ｗ.Ｗalkiecz等用帶屏蔽套的Ｋ型熱電偶測定了微波場中礦物的加熱溫度。經(jīng)過水沸點實驗的測量比較，認(rèn)為帶屏蔽套的Ｋ型熱電偶的溫度誤差范圍在１２℃范圍內(nèi)。Ｈ.Ｍ.Ｋingston等用帶屏蔽套的銅一康銅熱電偶測定了微波場中酸的分解溫度。

第三類，光纖器件。光纖器件已用于微波場中溫度的測量。與屏蔽的熱敏電阻和熱電偶相比較，光纖器件在微波場中是透波的，并不與微波相互作用。盡管目前這種光纖器件相對來說價格昂貴一些，但它測量的溫度可靠又準(zhǔn)確.