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专利号: 2019100906184
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.微波瑞利散射测定流注放电电离波头时变电子密度装置,包括控制板(1)、信号源(2)、示波器(11),所述控制板(1)分别为所述信号源(2)提供触发信号并为所述示波器(11)输出采集触发信号,其特征在于:所述信号源(2)产生微波信号且微波信号依次经过前置功放(3)、第一功放(4)及功分器(7),所述功分器(7)分别与发射天线(9)和I/Q混频器(13)LO接口连接,接收天线(10)接收微波信号传至第二功放(12);

待测量的等离子体(6)在发射天线(9)与接收天线(10)之间发生瑞利散射,接收天线(10)和第二功放(12)相连后接到I/Q混频器(13)的RF接口,I/Q混频器(13)输出两路时变电压信号,并通过信号放大器(14)放大后得到两路正交信号I与Q,示波器(11)采集两路正交信号I与Q,通过示波器(11)上的两路时变电压信号计算等离子体(6)密度的时变特性;

还包括开关电源(8),所述开关电源(8)分别为第一功放(4)、第二功放(12)、控制板(1)、信号源(2)、信号放大器(14)提供电压,且所述开关电源(8)与所述控制板(1)、信号源(2)、前置功放(3)以及信号放大器(14)之间连接有降压模块(5);

根据瑞利散射原理计算电子密度时变曲线需要事先标定装置参数,该方法包括以下步骤:提供相对介电常数为3.8的石英介质棒,石英棒的直径为3mm,长度分别为5mm,10mm,

15mm,20mm,25mm,30mm,35mm,40mm,45mm和50mm;标定时,使用一个介质平台,在距离发射天线(9)和接收天线(10)下沿30mm左右处的平台平面上放置石英棒,将石英棒沿着电场E方向放置在微波波束场正中央;

测定放置石英棒的I/Q电压值和移去石英棒的I/Q电压值,依次记录,每个石英棒的I/Q电压值各自做差,得到根号下差平方和的U值;

利用最小二乘法十个数据点拟合直线,Y轴是电压U,X轴是石英棒的长度;对于拟合的直线不是过坐标原点的,需要平移拟合直线过坐标原点;

取X=25mm对应的U值,带入公式算出A系数;根据电离波的形状半径r0和长度l0和碰撞频率,计算公式分别是:此后,根据示波器测定的Uplasma(t),得出ne(t);

上面公式中:V是体积,单位为立方米;ε0=8.854E‑12F/m;ε是介质常数;ω=6.28*

12E9Hz;me=9.11E‑31kg;e=1.6E‑19C;

所述I/Q混频器(13)采用无源器件;

所述第一功放(4)为20dBm功放,第二功放(12)为15dBm功放;

所述发射天线(9)和接收天线(10)呈喇叭状。