微波加热具有方便快捷的优点,微波加热的均匀性是一个重要的课题,微波场中的温度测量也是需要考虑的问题。另外,微波对介质材料有怎样的影响,采用什么方法检测介质材料经过微波加热之后的成分变化,这些问题对于微波的应用是非常重要的。本文的目的是组建微波加热实时检测系统,研究系统中的微波加热和近红外光谱检测问题,包括使用荧光光纤温度传感器进行微波炉加热的均匀性实验,研究影响微波加热均匀性的因素;使用HFSS软件对矩形波导中的样品盒进行仿真设计,使得介质材料在样品盒内进行微波加热时的反射系数最小、电场分布最均匀;设计实时检测系统的截止波导,将单模微波加热系统与近红外光谱检测结合起来;采用小波变换和小波包变换法对介质材料经过单模微波加热之后检测到的近红外光谱进行降噪处理。论文研究了基于不同机理的荧光光纤温度传感器,采用基于荧光寿命的光纤温度传感器进行微波加热的均匀性实验,包括纯净水、纯牛奶、面团和虾片,分析了影响微波加热均匀性的因素;完成了样品盒和实时检测系统中的矩形波导的仿真分析,基于有限元法结合HFSS仿真软件设计了盛放介质材料的样品盒,通过比较反射系数和均匀性得到了加热效果最好的菱形样品盒,同时设计了实时检测系统的截止波导。本文采用小波变换和小波包变换两种方法对实验得到的介质材料的近红外光谱进行光谱预处理,消除光谱噪声。通过研究降噪过程中涉及的相关参数,选择不同的小波基、阶数、分解层数和适当的阈值方法对近红外光谱进行降噪处理,进而通过比较信噪比和均方根误差评价降噪效果,得到了降噪效果最好的方法为小波变换采用sym8小波基进行3级分解,阈值估计方法为软阈值法。结合光谱吸收峰和官能团,分析降噪前后的光谱,得出降噪之后的光谱更加光滑,噪声波峰被很好地消除,吸收峰更加突出,而且失真现象得到了很好的抑制。