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(マイクロ波センサ・送電の原理)マイクロ波の基礎知識と化学について

※この記事ではマイクロ波送電・マイクロ波センサーに関して、主に以下のことを検証しています。

マイクロ波センサ 原理
マイクロ波送電 原理
ドップラーセンサー 原理
指向性マイクロ波
マイクロ波センサー
fmcw 原理
マイクロ波 原理
マイクロ波センサ

マイクロ波送電と三菱電機について


2015年に宇宙航空研究開発機構(JAXA)と一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構(J-spacesystems)が協力し、宇宙太陽光発電の基礎となる、無線送受電システムの実験を兵庫県の三菱電機試験場で実施しました。

宇宙太陽光発電とは、宇宙空間で太陽光発電した電力をマイクロ波にかえて地球に伝送するというもの。
それを実現させるにはマイクロ波の照射を正確に制御する必要があります。

宇宙太陽光発電が実現すると究極の自然エネルギー活用となり、昼夜・気象に左右されることなく、地上に比べ約10倍の発電量が見込まれているので、災害時や電気の需要が高い時などに、電気が不足している地域(局地的)に送電できるなどの効果が期待されています。


マイクロ波送電は危険?マイクロ波送電と人体への影響・癌について


マイクロ波が人体に悪影響を与えるという科学的証拠はないのですが、海外では【電磁波過敏症】という症状を正式な病気として認定している国もあります。
マイクロ波が人体に及ぼす影響として、癌(ガン)の発病率の上昇や頭痛や目の渇きなどが頻繁に起こるなどといった説があります。

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レーザー送電と無線送電の効率


マイクロ波方式 ワイヤレス給電
http://www.sankei.com/west/news/170530/wst1705300070-n1.html
2017年に京都大学がワイヤレス給電でセンサーを遠隔充電する実験を行っています。

https://www.icr.co.jp/newsletter/wtr345-20171226-takita.html
ワイヤレス充電が持つ可能性について書いてある記事です。



無線送電とテスラについて


発明王といえばエジソンだと答える方が多いと思いますが、狂気の科学者といわれている発明家ニコラ・テスラ。
ニコラ・テスラとはどんな人物だったのでしょう?

ニコラ・テスラは1856年にクロアチア生まれ、8歳の時に風車を発明するなど幼い時から才能を発揮していました。

トーマス・エジソンの会社に入り電気の研究を始めました。

ニコラ・テスラの功績の中で最も有名なのが交流電流。交流電流を推奨する前はエジソンが直流電流で電気システムを展開していたのですが、テスラが交流電流の安全性と運用コストの安さを証明したことにより安く安全に電気の運用が可能になりました。
他にも、ラジオ・電動モーター・遠隔操作技術(リモートコントロール)・X線(レントゲン)など今の私たちの生活にかかせない物を多く発明しています。

マイクロ波記事 電波塔のイメージ画像
テスラはエジソンの直流電流に疑問をもち、結果的に給料未払いのまま解雇され、その後テスラは独立しテスラ電灯社を立ち上げ交流電流の優位性を訴えます。このテスラとエジソンの対立は電流戦争と呼ばれ、最終的には安全性とコスト面で優れている交流電流を支持していたテスラが勝利しています。
この敗北がきっかけでエジソンは出資者であるジョン・モルガンに見放されエジソン社を追い出されてしまいました。その後ジョン・モルガンはテスラの出資者になっています。

テスラは小さいころから精神疾患を患っていたため、幻覚や妄想、強迫観念に苦しめられていました。大人になってからは重度の潔癖症になり、症状が病的レベルだったためテスラが狂気の科学者といわれる要因とされています。

テスラが発明したテスラコイル(高周波・高電圧を発生させる共振型変圧器)で無線送電を可能にしようと思い、繰り返し実験をし、200個もの電球を電線なしで点灯させることに成功しました。
数々の発明品を残しているテスラは後世の発展に努めた真の科学者だといえます。


マイクロ波の電力伝送と効率


私たちの生活で身近な携帯電話にもマイクロ波が使われています。

2017年9月にiPhone8/Xにワイヤレス給電が実装され。3台同時充電ができ、充電時間は平均バッテリーの50%充電するのに約1時間、100%充電するのに約3時間で、有線よりやや遅いぐらいです。Android端末は5年以上前から実装されています。置くだけで充電できる手軽さもあるのですが、持ち上げると充電できないため、充電しながらの使用は難しいです。

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無線送電の自作とは


MP268 FR4 DIY Wireless Power Supply
スマートフォン・ゲームコントローラー・USB機器などをワイヤレス充電に対応させるパーツキット【MP268 FR4 DIY Wireless Power Supply】が三月兎各店で販売されています。
商品に興味があり工作が得意な人は作ってみてもいいかもしれませんが、コイルに養生が必要だったり、はんだを使った工作になりますので、初心者にはハードルが高いのでオススメできません。


無線電力伝送の課題について


http://logmi.jp/238997
太陽光は劣化するのか?地上での太陽光の有効活用はなかなか難しい

マイクロ波とは


マイクロ波とは、波の周波数帯の一つです。
明確な定義はないのですが、波長1mから100μm、周波数300MHzから3THzの電波(電磁波)を指すことが多く、デシメートル波(UHF)、センチメートル波(SHF)、ミリメートル波(EHF)、サブミリ波が含まれています。
マイクロ波はマイクロウェーブともいいます。

マイクロ波の特徴


伝送できる情報量が非常に大きいことから、主に放送の送信所間を結ぶ固定の中継回線、衛星通信、衛星放送や無線LANなどに利用されています。
他にも、レーダーもマイクロ波の直進性を活用した利用システムのひとつで、気象レーダーや船舶用レーダーなどに利用されています。


マイクロ波化学


マイクロ波化学とは、主に物質の合成にマイクロ波を利用する化学の一分野のことで、同じ薬品を合成した場合、マイクロ波を利用することで、合成に掛かるコストを大幅に縮減可能です。実際に多くの製薬会社や化粧品会社では、これを利用して大幅なコストダウンに成功しています。

マイクロ波治療


マイクロ波治療はエネルギー変換熱による温熱治療のことをいい、新陳代謝を促進し、関節・筋・腰などの深層部まで温熱効果を与えることが出来ます。
狙った部分だけを集中的に照射することができるので、効率よく施術することが可能です。


マイクロ波治療器による効果


痛みの軽減・慢性疾患の改善・交通事故による筋肉痛や神経痛など様々な症状を緩和することが出来ます。
家庭用にもマイクロ波治療器は販売されており、電子美容器など種類も豊富なので筆者も購入し試してみたいです。

マイクロ波の禁忌とマイクロ波の波長・マイクロ波化学株式会社について


マイクロ波化学株式会社は、大阪府吹田市に本社があります。
始まはマンションの1室からスタートし、マイクロ波を用いた化学産業などが認められ会社を大きくすることに成功しました。100年以上変わることがなかった化学産業に技術革新を起こすことを使命としている会社のようです。
マイクロ波 周波数

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電波の周波数の分類のひとつであるマイクロ波。

マイクロとはその名のとおり、電波の中でも最も波長の短い波長域のことで、電波は電磁波ですから、普段はあまり意識していなくとも、実は私達の生活の中で身近なところにあったりするものです。

マイクロ波記事 電子レンジのイメージ画像
例えば電子レンジがそうですが、電子でレンジの加熱の原理はマイクロ波を用いてのものなのです。また、意外なところでも使われていまして、テレビ中継での遠距離中継や衛星通信、衛星放送などにも用いられています。

他にはマイクロ波による治療器、俗に言う低周波治療や化学製品などを作る株式会社や工場などでも使われているそうです。

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マイクロ波のセンサーの原理について

マイクロ波の人体への影響や治療効果などについては筆者にはわかりませんが、それでもマイクロ波が我々の生活を豊かにしてくれているということは知っています。電波にもいろいろな種類がありまして、もちろんマイクロ波にも様々な種類や意味、そして機能があります。受信波に送信波、反射波を受信して検知や計測をするマイクロ波センサ。マイクロ波センサーには様々な原理がありまして、マイクロ波センサー焦電タイプや超音波タイプのものはhセンサー部が見えることで知られています。マイクロ波のセンサの動作原理ですが、FM/CW方式とドップラー方式があります。

そもそもマイクロ波とは?

マイクロ波とは何かということですが、マイクロ波というひとつの名称の電波があるのではなく、極超短波・センチ波・ミリ波などの直進性で指向性が良い電波で波長が1メートルから1ミリメートルの電波の総称をマイクロ波と呼びます。周波数は3~30Gzの電磁波をいいます。

マイクロ波と電子レンジについて

物を加熱するには直接火にかけて温めるという熱伝導による温め方か、または対流で温めるやり方などがありますが、電子レンジの場合は輻射熱を利用した仕組みで物を加熱します。これはどういうことかといいますと、マイクロ波を照射することで物質の分子を振動させ、物質の分子の振動による摩擦熱で温度が高くなる、という仕組みです。

マイクロ波の送電原理

高周波=マイクロ波、といった、マイクロ波がとても指向性が高いことが最近注目を集めている理由でもあるのですが、1990年代から研究が盛んなマイクロ波は、もしかすると近い将来、マイクロ波による放送やビームの送電、送電ユニットによる電気のマイクロ波変換、遠隔地域への送受電などが今後さらに技術の進歩により可能となってくるかもしれません。

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