Устройство для измерения концентрации электронов электронных и плазменных потоков

 

Изобретение относится к микроволновой измерительной технике. Цель изобретения - повышение пространственного разрешения. Устройство содержит г-р 1 СВЧ, циркулятор 2, СВЧ-детектор 3, индикатор 4, измерительный зонд 5, отражающие вставки 6 и согласованную нагрузку 7. При включении г-ра 1 волна через циркулятор 2 поступает на зонд 5, выполненный в виде двухпроводной линии. Возбужденная в ней волна распространяется в направлении нагрузки 7, частично отражаясь от двух концов вставок 6. Отраженные волны через циркулятор 2 поступают на детектор 3, на котором выделяется сигнал с амплитудой, пропорциональной разности фаз двух волн, отраженных от концов вставки 6. Этот сигнал регистрируется индикатором 4. Разность его показаний в отсутствие плазмы и при ее наличии пересчитывается в соответствующий фазовый сдвиг. По его измеренной величине определяется значение концентрации электронов. При этом размер вставки 6 определяет продольную разрешающую способность устройства при измерениях электронной концентрации, а предельное значение разрешения при данной чувствительности устройства обратно пропорционально величине электронной концентрации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19), (Щ (5!)5 G 01 и 22/00

ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРН;ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4458941/24-09 (22) 12.07.88 (46) 15.06.90. Бюл. hh 22 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевского (72) С.С.Аркадакский, Н.Б.Лернер и Б.Г.Цикин (53) 621.317.39 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1216714, кл. G 01 N 22/00, 1984.

Жихарева Т.В. и др. Применение СВЧинтерферометра с двухпроводной линией для определения концентрации электронов перед ударной волной. — Тезисы докладов

Всесоюзной школы пс методам аэрофизических исследований. Минск, 1982„с. 11-13. (54) УСТРОЙСТВО ДЯЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ ЭЛЕКТРОН.НЫХ И ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к микроволновой измерительной технике. Цель изобретения — повышение пространственного разрешения. Устр-во содержит г-р 1 СВЧ, циркулятор 2, СВЧ-детектор 3, индикатор 4, измерительный зонд 5, отражающие встав- ки 6 и согласованную нагрузку 7. При включении r-pa 1 волна через циркулятор 2 поступает на зонд 5, выполненный в виде двухпроводной линии, Возбужденная в ней волна распространяется в направлении нагрузки 7, частично отражаясь от двух концов вставок 6. Отраженные волны через циркулятор 2 поступают на детектор 3, на котором выделяется сигнал с амплитудой, пропорциональной разности фаз двух волн, отраженных от концов вставки 6. Этот сигнал регистрируется индикатором 4. Разность его показаний в отсутствие плазмы и при ее наличии пересчитывается в соответствующий фазовый сдвиг. По его измеренной ве.личине определяется значение концентрации электронов. При этом размер вставки 6 определяет продольную разрешающую.способность устр-ва при измерениях электронной концентрации, а предельное значение разрешения при данной чувствительности устр-аа обратно пропорционально величине электронной концентрации.

1 ил.

1571483

20 вставки 6, сигнал этот регистрируется индикатором 4. Разность показаний индикатора

4 в отсутствие плазмы и при ее наличии пересчитывается с помощью снятой предварительно калибровочной кривой устройства в соответствующий фазовый сдвиг Лp

По измеренной величине Ар определяется значейие концентрации электронов и . При измерении электронной концентрации устройство располагается таким образом, чтобы исследуемая часть потока совмещалась в пространстве с двухпроводной линией 5 в месте расположения отражающих вставок б, Устройство для измерения концентрации электронов эллектронных и плазменных потоков является СВЧ-интерферометром без дополнительного опорного ка. нала. Роль опорного сигнала играет волна, отраженная от левой границы отражающей вставки 6. Она имеет амплитуду E>=R

55. Изобретение относится к микроволновой технике измерений, а именно к.микроволновым устройствам для- измерения электронной концентрации электронных и плазменных потоков, и может быть использовано для локальных измерений и исследования пространственных распределений электронной концентрации в таких потоках.

Цель изобретения — повышение пространственного разрешения.

На чертеже представлена блок-схема устройства. для измерений концентрации электронов электронных и плазменных потоков, (Устройство для измерения концентрации электронов электронных и плазменных потоков содержит генератор СВЧ 1, циркулятор 2, СВЧ-детектор 3, индикатор 4, измерительный зонд 5, отражающие вставки 6, согласованную нагрузку 7.

Устройство для измерения концентрации электронов эжлектронных и плазменных потоков работает следующим образом.

При включении генератора СВЧ 1 волна через циркулятор 2 поступает на вход измерительного зонда 5, выполненного в виде двухпроводной линии, Возбужденная в двухпроводной линии электромагнитная волна распространяется в направлении согласованной нагрузки 7, частично отражаясь от двух концов вставок 6, отраженные волны через циркулятор 2 поступают наСВЧ-детектор 3, на котором выделяется сигнал с амплитудой, пропорциональной разности фаз двух волн, отраженных от концов ледуемый сигнал, отраженный от правой границы вставки, имеющий амплитуду

Е2;Я2ЕО(1-В1), где Rz — коэффициент отражения от правой границы вставки сдвинут по фазе относительно опорного сигнала на величину р, несущую локальную информацию о свойствах среды, пронизываемой двухпроводной линией на участке, ограниченном отражающей вставкой при этом у=2KI+ф где К=и/чф- волновое число для волны, распространяющейся вдоль участка вставки длиной 1, а — частота электромагнитной волны, чф=у — фазовая

С

76 скорость, е-диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей промежуток между проводниками линии в месте расположения вставки, ф- фазовый сдвиг, связанный с отражением от правой границы вставки. Зависимость результирующего сигнала на выходе квадратичного детектора от сдвига фаз описывается соотношением

11 = а — R1 (1+2(1 — Rg )cosip+(1 — Rg)"1, аналогичным характеристической кривой обычного интерферометра. B отсутствие ( плазмы (E = 1) перестройкой частоты генерируемого микроволнового излучения устанавливается оптимальное положение рабочей точки foram, при котором крутизна характеристики максимальна, Включение плазменного источника приводит к изменению с среды и соответственно к изменению амплитуды выходного сигнала устройства. Это изменение амплитуды связано со значением с (или электронной концентрации), усредненным на участке двухпроводной линии, ограниченном отражающей вставкой длиной t, Таким образом, размер вставки определяет продольную разрешающую способность устройства при измерениях электронной концентрации..

Предельное значение разрешения IML H npu данной чувствительности устройства обратно пропорционально величине электронной концентрации и может быть сделано значительно меньше длины волны зондирующего излучения..

Формула изобретения

Устройство для измерения концентрации электронов электронных и плазменных потоков, содержащее генератор СВЧ, измерительный зонд, выполненный в виде отрезка двухпроводной линии, последовательно соединенные СВЧ-детектор и индикатор, отл ич а ю щеес ятем, что, с целью повышения пространственного разрешения, введен циркулятор, первое плечо которого соединено с генератором СВЧ, второе

1571483

Составитель А.Михайлова

Редактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 1507 Тираж 490 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 второе плечо циркулятора соединено с входом СВЧ-детектора. третье плечо циркулятора соединено с входом отрезка двухпроводной линии, к выходу которой подключена введенная согласованная нагрузка, причем на проводниках двухпроводной линии размещены введенные отражающие вставки, выполненные с возможностью перемещения вдоль проводников двухпро5 водной линии.