Устройство для градуировки радиопиромеиров свч диапазона

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ll)713231 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

O (22) Заявлено 160278 (21) 2580438/18-25 (я)м. к„.з с присоединением заявки Йо

G 01 J 5/02

Госуяврствеииый комитет

СССР ио деяам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070381.Бюллетень Н9 9

Дата опубликования описания . 0 70 381 (53) УДК 532.137 (088. 8) (72) Авторьв изобретения B.È..×åïHæêî и Г.Л. Иосельсон (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ РАДИОПИРОМЕТРОВ

СВЧ ДИАПАЗОНА,г

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к градуировке радиопирометров СВЧ диапазона, измеряющих температуру 5 плазменных сред, находящихся в металлической камере.

Известное устройство (1j, служащее для этих целей, представляет собой тороидальную разрядную метал- 10 лическую камеру, в которую введены передающая и приемная антенны, расположенные под углом 9 = 90 в экзарх ториальной плоскости тора, причем к передающей антенне подключен стандартный генератор СВЧ сигнала, а к приемной - стандартный приемник.

Недостатком приведенного устройства является то, что в нем не учитываются систематические погрешнос- 2О ти, связанные как с потерями мощности

СВЧ излучения при передаче ее иэ системы плазма-камера в антенну, так и потерями в волноводном тракте. Кроме того, имеет место дополнительная 75 погрешность градуировки, обусловленная тем, что добротность пустой камеры при определенных соотношениях длины волны излучения к радиусу камеры зависит от типа возбуждаемых. в ней колебаний и является, таким образом, величиной неоднозначной, а добротность камеры с плазмой не всегда можно точно измерять из-за трудности выделения зондирующего сигнала на фоне собственного излучения плазмы.

В качестве прототипа выбрано устройство 2 для градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, содержащее излучатель с известной шумовой температурой.

Однако это устройство невоэможйо использовать при измерении температуры плазмы в металлической камере, поскольку не учитываются потери в системе плазма-камера и в волновод- ном тракте, а также влияние связи камеры с антенной. Это приводит к возникновению систематических погрешностей, а следовательно, к снижению точности градуировки радиопирометров.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности градуировки радиопирометров СВЧ диапазона путем исключения упомянутых систематических погрешностей.

71З2З1

Для этого в устройство для реализации предлагаемого способа, включающее излучатель, дополнительно введен узел изменения оптической толщины излучателя, излучатель выполнен в риде цилиндра,собранного из единичных излучателей с одинаковой шумовой температурой, расположенных параллельно друг другу и образующей цилиндра, причем излучатель размещен внутри металлической камеры соосно с ней, а металлическая камера выполнена, например, в виде диагностической секции стелларатора.

Оптическую толщину излучателя изменяют путем изменения его эффективного сечения поглощения, например, в два раза и определяют поправочный коэффициент градуировки по формуле:

Т

Р где — поправочный.коэффициент граЫ дуировки радиопирометра, T, — шумовая температура излучателя, Т и Т . — яркостные температуры из4 2 лучателя при различных значениях его оптической толщины.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройств.

Устройство состоит из металлической камеры 1 с групповым излучателем

2, в которую введена антенна 3, соединенная посредством волноводного тракта 4 с радиопирометром 5, а также узла 6 изменения оптической толщины группового излучателя 2.

Групповой излучатель 2 выполнен в виде цилиндра, собранного из единичных излучателей 7 с известной и одинаковой шумовой температурой, например газораэрядных трубок ГШ, которые расположены параллельно друг другу и образующей цилиндра, причем групповой излучатель 2 расположен внутри металлической камеры 1 соосно с ней.

Металлическая камера 1 может быть выполнена, например, в виде диагностической секции стелларатора, тогда в торцах ее может быть размещен узел 6 изменения оптической толщины группового излучателя 2.

Устройство работает следующим образом.

Радиопирометром 5 измеряют яркостную температуру группового излучателя 2 при п)2включенных газоразрядных трубках ГШ, которая определяется соотношением и ф(Д

T =g>T (l - е ) а (2) где — поправочный коэффициент градуировки шкалы радиопиромет.ра 5, T > — шумовая температура группоaoro излучателя 2, oc — коэффициент поглощения одной газоразрядной трубки

ГШ

Изменяют оптическую толщину группового излучателя 2 путем изменения его эффективного сечения поглощения, например, в два раза, включая еще /2 газоразрядных трубок ГШ, и вновь измеряют яркостную температуру группового излучателя 2, которая определяется теперь соотношением:

Т2 Ч Тш(1 - е ") (3)

Соотношения (2 ) и (3 ) представля-. ют собой систему двух уравнений с двумя неизвестными, из совместного решения которой определяют поправочный коэффициент градуировки шкалы радиопирометра 5 т2

20 4 4)

Т „(,2Т„- 72) а затем и новую цену деления шкалы радиопирометра 5 с учетом исправочного коэффициента градуировки

1 Я > —, (. 5)

С.3 где  — первоначальная цена деления шкалы радиопирометра.

Благодаря тому, что между двумя измерениями изменяют оптическую толщину излучателя и по результатам измерений определяют поправочный

1коэффициент градуировки шкалы радиопирометра, с учетом которого определяют цену деления шкалы радиопирометра, учитываются потери в системе плазма-камера и в полноводно.п

40 тракте, а также влияние связи камеры с антенной. Это позволяет исключить систематическую погрешность, которая на высоких частотах достигает

100%, и таким образом .повысить точность градуировки рад:юпирометров

СВЧ диапазона, т.е. ;.:висить точность измерения температуры плазмы в металлической камере.

Формула изобретения устройство для градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, содержащее излучатель с известной шумовой температурой, о т л и ч а ю щ е e c я тем, что, с целью повышения точности градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, в устройство дополнительно введен узел изменения оптической

60 толщины излучателя, причем излучатель выполнен в виде цилиндра, собранного из единичных излучателей, с одинаковой шумовой температурой, расположенных параллельно друг друЯ гу и образующей цилиндра, и разме713231

Составитель В. Зайченко

Техред И.Асталсы Корректор Н. Швыдкая

Редактор М. Кузнецова

Заказ 574/8 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Пютент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щен внутри металлической камеры со- осно с ней, а металлическая камера выполнена, например, в виде диагнос- тической секции стелларатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голант В.E. Сверхвысокочастот ные методы исследования плазмы, М., "Наука", 1968, с. 257.

2. СВЧ излучение низкотемпературной плазмы. Под ред. А.Е. Башаринова, N. Сов. радио, 1974, с. 223.