微波功率探头的工作原理主要分为以下几类:
一、热效应原理
- 热电偶原理
- 当微波功率作用于热电偶的一个臂时,该臂吸收功率产生热量。由于热传导的作用,在热电偶的两个臂之间形成温差。
- 根据塞贝克效应(Seebeck effect),两种不同的导体组成闭合回路时,如果两个接点的温度不同,就会在回路中产生电动势。
- 在微波功率探头中,这个电动势的大小与微波功率成正比,通过测量电动势就可以确定微波功率的大小。
- 热敏电阻原理
- 热敏电阻的电阻值对温度非常敏感。当微波功率作用于热敏电阻时,它会吸收功率而升温。
- 随着温度的升高,热敏电阻的电阻值发生变化。通过测量这种电阻值的变化,并且已知热敏电阻的温度 - 电阻特性曲线以及吸收功率与温度升高之间的关系,就可以计算出微波功率。
- 量热式原理
- 微波功率被吸收体吸收后转化为热量。量热式功率探头测量吸收体的温度升高量。
- 根据比热容公式Q=mcΔT(其中Q为吸收的热量,m为吸收体的质量,c为比热容,ΔT为温度变化量),已知吸收体的质量、比热容以及测量到的温度变化量,就可以计算出微波功率。
二、非热效应原理
- 二极管检波原理
- 在微波频段,二极管具有非线性特性。当微波信号通过二极管时,会产生与信号幅度相关的直流或低频电流。
- 这种电流的大小与微波信号的功率有关。通过对这个直流或低频电流进行检测、放大和校准等处理,就可以得到微波功率的值。
三、其他原理
- 基于电磁感应原理
- 一些特殊的微波功率探头利用电磁感应现象。当微波信号在探头内部的感应线圈中产生交变磁场时,会引起线圈中的感应电动势。
- 这个感应电动势与微波功率相关,通过测量感应电动势来确定微波功率。
不同的工作原理适用于不同的应用场景,例如热效应原理的探头在一些对精度要求较高、功率范围适中的场合应用广泛;二极管检波原理的探头则在高频、宽带微波功率测量中有较好的表现。