电磁波在测试领域的应用,本文是关于测试类论文范本与电磁波和测试领域和应用方面毕业论文格式范文.
测试论文参考文献：
【摘 要】 电磁波是一种具有波粒二象性的横波,由其频率高低大概可以分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线以及伽马射线几种.根据其不同的性质,各种波段的电磁波在测试领域均有自己独特应用之处,本文将主要介绍电磁波在测试领域的应用.
【关键词】 电磁波 测试领域
一、电磁波谱分类
电磁场在空间中以光速进传播,传播过程中电场与磁场互相垂直,形成电磁波.电磁波是一种横波,具有波粒二象性.不同电磁波频率、波长不同,根据各种电磁长的差异将其应用在不同测试领域[1-2].
依照波长的不同,电磁波可大致分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ 射线.分类见表1.1、无线电波.电磁波的辐射强度随频率的减小而减小,波长为几百千米的低频电磁波强度很弱,通常不被人们所应用.波长3000 ～ 50m（频率100kHz ～ 6MHz）的属于中波段；波长50 ～ 10m（频率6 ～ 30MHz）的为短波；波长10m ～ 1cm（频率30MHz ～ 30000MHz）波长更短的甚至达到1mm（频率为300000MHz）以下的为超短波（或微波）.中波和短波用于通信和无线电广播,微波用于电视和无线电定位技术（雷达）.
2、红外线.红外线是一种振动频率与物体固定频率接近的电磁波,因此可引起分子共振,从而使红外线的电磁场能量转化成物体的内能,利用此种效应,可用于物体加热.3、可见光.可见光为人们所熟知,波段狭窄,约在760 ～ 400nm.我们能够直接感受并且可用眼睛察觉的电磁波仅有可见光.
4、紫外线.紫外线波长比可见光短, 波长范围380 ～ 10nm.紫外线具有显著的荧光效应和化学效应.其化学效应是由于紫外线的能量和一般化学反应涉及能量大小相近而导致的.红外线,紫外线,以及可见光都是由原子外层电子受激发跃迁产生的.红外线和紫外线都只能通过专用的仪器来探测.
5、X 射线.X 射线又名伦琴射线,波长10 ～ 0.01nm.X 射线产生情况一般分为两种,一种是电原子的内层电子由一个能态跃迁至另一个能态时产生的,另一种是电子在原子核电场内减速时产生的.
6、γ 射线.γ 射线波长从0.1nm ～ 1pm,这种不可见的电磁波通常由放射性物质衰变或核反应过程中产生,γ 射线的穿透力很强,对生物细胞破坏性极大.
电磁波谱中上述各波段主要是按照得到和探测它们的方式不同来划分的.随着科学技术的发展,各波段都已冲破界限与其他相邻波段重叠起来.且在电磁波谱中除了波长极短10-6nm 以下的一端外,无未知的空白了.
二、各类电磁波的应用
2.1 无线电波及微波在探测方面的应用
2.1.1 导航
绝大多数卫星导航系统都装备了精确时钟.导航卫星播发其位置和定时信息.接收系统同时接受多颗导航卫星发出的信号.接收系统通过测量无线电波的传播时间计算出它到各个卫星的距离,然后根据多方定位,计算得到其精确位置.
2.1.2 雷达
雷达是利用电磁波探测目标的设备.雷达发射电磁波对目标进行探测并接收其回波,通过测量反射电波的时间差来推算目标的位置.同时可以通过反射波的极化和频率探测目标的表面类型.
导航雷达通常使用超短波扫描某一区域.扫描频率一般为2-4 次/ 分钟,接收器一端通过反射形确定地形.这种技术被广泛用于商船和长途商用飞机.优秀的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等.
搜索雷达运用脉冲短波扫描目标区域,通常2 － 4 次/ 分.高级的搜索雷达应用多普勒效应可以把移动物体和背景区分开.
气象雷达的工作原理与搜索雷达类似,有些气象雷达还可利用多普勒效应进行风速测量[3].
2.2 红外、可见光、紫外线
2.2.1 红外测温
一切物体都会自发的不停地向周围进行红外辐射.物体的红外辐射能量的大小与其表面温度有关.因此,可以通过对物体自身辐射的红外线能量的测量测定其表面温度.红外测温技术在工业生产监控、产品质量检测、设备故障在线诊断、安全保护以等方面都发起着重要作用.红外测温技术不需要对所测物体进行接触,响应快、使用安全,设备寿命长等特点,相对接触式测温有着明显优势.
首先由红外线发射装置发出红外线,光学系统将视场内目标红外辐射能量收集,发射到光电探测仪上并转变为电信号.该信号经过放大器和信号处理电路按照特定算法经过处理,转变为待测目标温度值.
所有物体的辐射能量与其温度、构成材料、表面状态和环境条件等因素有关.根据辐射定律,根据材料的发射率可以计算出任何物体的红外辐射特性,影响发射率的主要因素在于：材料类型、表面粗糙度、材料形貌等[4].
2.2.2 红外光谱
红外光谱 (Infrared Spectroscopy) 的研究始于20 世纪初,直至1940 年第一台红外光谱仪问世,红外光谱在有机化学领域应用广泛.目前红外光谱技术与多种技术联用 （如发射光谱、光声光谱、色红联用等）,可以完成更复杂的探测任务,用来检测物质的化学键及官能团.
在有机物分子中,官能团的原子处于不断振动的状态,其振动频率与红外光的振动频率相当.因此,当红外光照射有机物分子时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收频率不同其对应的红外光谱不同,可以根据红外谱线获得分子中所形成的化学键或其中的官能团的信息[5].在利用红外光谱时样品的红外活跃键少、纯度高,得到的光谱会相当清晰,效果好.
2.2.3 紫外及可见光光谱
紫外吸收光谱和可见吸收光谱都属于分子光谱,它们都是由于价电子的跃迁而产生的.通过检测物质的分子或离子对紫外和可见光的吸收程度形成的光谱推断物质的组成、含量和结构.利用紫外光谱可以判断有机化合物的分子骨架中是否含有共轭结构体系,如C等于C － C等于C、C等于C － C等于O、苯环等.但利用紫外光谱鉴定有机化合物远远不如利用红外光谱有效（很多化合物在紫外没有吸收或者只有微弱的吸收,并且紫外光谱一般比较简单,特征性不强）.但可以作为其他鉴定方法的补充[6].
溶质分子与溶剂分子结合生成氢键的过程对溶质分子的紫外光谱有较大的影响.而对于羰基化合物,根据在极性溶剂和非极性溶剂中R 带的差别,可以近似测定氢键的强度.
2.3 X 射线
2.3.1 X 射线衍射（XRD）
X 射线衍射是获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段.简称XRD 即X-raydiffraction 的缩写.
X 射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射,分为连续X 射线和特征X 射线两种.晶体可被用作X 光的光栅,这些很大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的相干散射将会发生光的干涉作用,从而使得散射的X 射线的强度增强或减弱.由于大量粒子散射波的叠加,互相干涉而产生最大强度的光束称为X 射线的衍射线.
满足衍射条件,可应用布拉格公式：2dsinθ等于nλ通过推算可以得到不同θ 处衍射峰的值,再与数据库中的PDF 卡片对比,从而可在已有资料查出试样中所含的元素[7].
2.4 γ射线
2.4.1 射线探伤
工业上常用γ 射线探伤,这种方法能检测出缺陷的大小和形状,还能测定材料的厚度.工作原理与X 线*类似.射线穿过材料到达底片,使底片均匀感光；如果遇到缺陷将会在底片上显示出暗影区域.
γ 射线是放射性同位素在原子蜕变过程中放射出来的.两者都是具有高穿透力、波长很短的电磁波.不同厚度的物体需要的检测能量不同,因此要分别采用不同的射线源.
2.4.2 穆斯堡尔谱
1957 年R. 穆斯堡尔在实验中发现：固体中的某些放射性原子核有一定的几率能够无反冲地放射γ 射线,γ 射线携带了全部的核跃迁能量.而处于基态的固体中的同种核对前者发射的γ 射线也能在一定几率条件下无反冲地进行共振吸收.该效应称之为穆斯堡尔效应.
穆斯堡尔效应对环境的依赖性非常高,常利用多普勒效应对γ 射线光子的能量进行调制,通过调整γ 射线辐射源和吸收体之间的相对速度使其发生共振吸收.吸收率（或者透射率）与相对速度之间的变化曲线叫做穆斯堡尔谱.穆斯堡尔谱的能量分辨率非常高,可以用来研究原子核与周围环境的超精细相互作用.
穆斯堡尔谱方法的主要特点是：分辨率高,灵敏度高,抗干扰能力强,对试样无破坏,实验技术较为简单,试样的制备技术也不复杂,所研究的对象可以是导体、半导体或绝缘体,试样可以是晶体或非晶体态的体材料、薄膜或固体的表层,也可以是粉末、超细小颗粒,甚至是冷冻的溶液,范围之广是少见的.主要的不足之处是：只有有限数量的核有穆斯堡尔效应,且许多还必须在低温下或在具有制备源条件的实验室内进行,使它的应用受到较多的限制,事实上,至今只有57Fe 和119Sn 等少的穆斯堡尔核得到了充分的应用.即使如此,它仍不失为固体物理研究的重要手段之一,在有些场合甚至是其他手段不能取代的,并且随着实验技术的进一步开发,可以预期,它将不断地克服其局限性,在各研究领域发挥更大的作用[8].
三、总结
电磁波由于具备波粒二象性,在探测领域用途广泛,同时其又具备测试方法简单,应用范围广等特点被广泛应用.从宏观到微观.对于不同频段的电磁波谱,只要搞清楚其特性及来源均可在各种领域发挥其重要的作用.
参 考 文 献
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[3] 林宝玺. 多普勒雷达[M]. 国防工业出版社, 1982.
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[6] 张辉, 刘建伟, 杨良, 等. 紫外及可见光探测器光谱响应测试系统的研制[J]. 激光与红外, 2003, 33(5):371-373.
[7] 刘粤惠, 刘平安. X 射线衍射分析原理与应用[M]. 化学工业出版社, 2003.
[8] 夏元复. 穆斯堡尔谱学基础和应用[M]. 科学出版社, 1987.
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