[实用新型]微波光学实验仪

说明书

技术领域

本实用新型属于物理实验教学设备，尤其涉及一种研究微波波动特性的微波光学实验仪。

背景技术

微波波长从0.1mm到1m，微波的频率范围为300MHz～3000GHz，是无线电波中波长最短的电磁波。微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直射、反射、折射、衍射、干涉等现象。由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右，因此用微波进行波动实验比用光波进行波动实验操作更方便、实验装置更简单，实验现象和实验结果也更直观。

目前市面上的微波光学实验仪一般在微波接收端都采用模拟信号的指针显示方式，灵敏度较低，实验时需要的最大微波功率达25～30毫瓦，长期使用还是会对实验人员造成身体上的伤害；微波发射端存在微波波束对称性不够理想，影响实验精度，且长期使用后微波元件易受氧化，使微波发射系统工作不稳定或失效，影响整个实验仪的使用寿命等问题。

发明内容

本实用新型主要解决现有的微波光学实验仪微波发射功率偏大，长期使用会对人体造成伤害的技术问题；提供一种减小微波发射功率，符合GB10436-89作业场所微波辐射卫生标准，确保实验人员的键康和安全的微波光学实验仪。

本实用新型同时解决现有的微波光学实验仪所发射的微波波束不够理想，对称性不佳的技术问题；提供一种所发射的微波波束更理想，对称性更好，使用寿命长的微波光学实验仪。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括微波发射装置、微波接收装置以及若干块实验板，所述的微波接收装置包括依次相连的E面喇叭接收天线、检波电路、A/D转换电路、数字显示单元以及提供工作电源的电源模块。通过A/D转换电路，将模拟信号转换成数字信号，再由数字显示单元显示出接收到的微波的相对强度，提高了接收灵敏度，实现使用较小的微波发射功率也能在数字显示单元清楚地显示出实验结果。最大微波发射功率可以降到5毫瓦，折算成平均功率密度约为35μW/cm²，小于国家标准《GB10436-89作业场所微波辐射卫生标准》规定的一日8小时暴露的平均功率密度为50μW/cm²的值，所以能确保实验人员长期使用的健康和安全。

作为优选，所述的微波发射装置包括依次相连的压控振荡器、两倍频电路、滤波电路、放大电路、隔离器、E面喇叭发射天线以及提供工作电源的电源模块，所述的压控振荡器上连接有与频率调节电位器相连的射随电路，所述的放大电路上连接有与功率调节电位器相连的电压可调电路。频率调节电位器，可改变射随电路的输出电压，从而改变压控振荡器的输出频率，也即改变所发射的微波的频率；功率调节电位器，可改变电压可调电路的输出电压，从而改变所发射的微波的功率。采用电调谐技术实现微波振荡源，取消了传统的谐振腔、衰减器等易氧化的微波元件，工作稳定，调控方便，便于获得符合实验要求、对称性好的微波波束，延长整个实验仪的使用寿命。

作为优选，所述的电源模块由外接直流电源供电。确保微波发射装置体积可做得较小，重量轻，安装到固定臂上很稳定。

作为优选，所述的微波接收装置上还设有显示开关，所述的数字显示单元经显示开关再与电源模块相连。不观测数据时，可把显示开关关闭，使数字显示单元不工作，从而减少微波接收装置的电能消耗。

作为优选，所述的数字显示单元采用液晶显示屏。显示清楚，性能稳定，实现方便。

作为优选，所述的微波光学实验仪还包括底盘、与底盘轴同轴设置的旋转盘，所述的底盘一侧连接有固定臂，所述的微波发射装置设于固定臂上；底盘轴上还套设有回转臂，回转臂的一头位于所述的底盘、旋转盘之间，所述的微波接收装置设于回转臂的另一头上。根据不同实验，在底盘轴上插上各种实验板，如单缝板、双缝板或反射板，旋转回转臂使之到达实验所需要的角度，而且只需单手操作，回转臂转动时没有噪音。微波发射装置所发射的微波经实验板的作用，最后由微波接收装置接收到，实验者可从微波接收装置获得直观的实验结果。

作为优选，所述的旋转盘上标有角度刻度，所述的固定臂、回转臂上均连接有指针，所述的指针的针尖与所述的刻度接触。便于将回转臂旋转到实验需要的角度，角度读数更方便、精确。