[发明专利]瞬态等离子体电子密度分布的七通道微波干涉仪测量方法

权利要求书

1.瞬态等离子体电子密度分布的七通道微波干涉仪测量方法，其特征在于，所述的七通道微波干涉仪测量方法使用的七通道微波干涉仪测量装置包括发射分机、本振分机、接收分机和工控机；

发射分机的发射天线和接收分机的接收天线均安装在高超声速风洞试验段内，发射天线位于风洞试验段内待测的等离子体区域的一侧，接收天线位于待测的等离子体区域的另一侧，发射天线与接收天线均与等离子体的流动方向垂直；

发射分机包括通过射频电缆或波导顺序连接的RF信号源、功放和发射天线，发射天线由波导开口天线和单曲面透镜组成；单曲面透镜面向待测等离子体区域的镜面为平面；

本振分机包括LO信号源和1分8功分器，1分8功分器将LO信号源分成8路信号，第1路~第7路信号用于进行下变频，第8路信号作为参考信号，用于监测本振信号的大小；

接收分机包括通过射频电缆或波导顺序连接的接收天线、射频接收前端、中频数字接收机和模数转换器ADC；接收天线包括7个平行且非对称排列的开口波导，以及与7个开口波导一一对应的7个接收通道；射频接收前端包括低噪声放大器和可变衰减器；中频数字接收机包括混频器、中频放大器、低通滤波器；

工控机中设置有数据采集与记录系统和软件系统；数据采集与记录系统由数据采集卡和数据采集软件模块组成；软件系统由自检模块、控制模块、数据采集模块、数据处理模块和数据管理模块组成；

RF信号源的RF信号经功放进入发射天线，发射天线通过波导开口天线和单曲面透镜，将RF信号折射形成用于探测等离子体的平面波，平面波穿过待测的等离子体后被接收天线接收；接收天线通过7个平行且非对称排列的开口波导，将接收到的信号分成7路，每路信号进入对应的接收通道，即开口波导1接收到的第1路信号进入接收通道1，开口波导2接收到的第2路信号进入接收通道2，直至开口波导7接收到的第7路信号进入接收通道7；每个接收通道进入各自的低噪声放大器、可变衰减器和混频器的射频端，混频器的本振端对应的LO信号源即本振信号源的分路信号，即接收通道1的混频器本振端输入LO信号源的第1路信号，接收通道2的混频器本振端输入LO信号源的第2路信号，直至接收通道7的混频器本振端输入LO信号源的第7路信号；随后，混频后的信号依次经中频放大器放大、低通滤波器滤波、模数转换器ADC转成数字信号，进入工控机的数据采集与记录系统，最后由软件系统进行信号解调和数据处理，提取出试验测量结果；同时，LO信号源的第8路信号进入工控机的数据采集与记录系统，作为参考信号，用于检测本振信号的输出大小；

所述的七通道微波干涉仪测量方法，包括以下步骤：

S10.安装七通道微波干涉仪测量装置；

S20.调整发射天线与接收天线的距离；

依据待测的等离子体宽度，调节发射天线的单曲面透镜天线与接收天线的开口波导之间距离，使得发射天线与接收天线的距离与待测的等离子体直径相适应；

S30.调试七通道微波干涉仪测量装置的信号频率与输出功率；

试验前准备，设定七通道微波干涉仪测量装置的发射分机的RF信号源的工作方式为点频，检查调试RF信号源的输出功率，确保七通道微波干涉仪测量装置工作正常，RF信号源采用点频工作方式，使数据采集系统处于待触发状态；

S40.高超声速风洞产生等离子体；

S41.第一种产生等离子体的高超声速风洞为弹道靶，弹道靶发射超高速模型，超高速模型在飞行过程中产生等离子体流场，弹道靶测控系统检测到超高速模型时，向七通道微波干涉仪测量装置提供触发信号；

S42.第二种产生等离子体的高超声速风洞为激波管，氢氧混合气体在驱动段内燃烧后破膜产生激波，激波经过1区气体后产生等离子体，形成试验需要的2区气体，当激波测速系统检测到等离子体产生时，向七通道微波干涉仪测量装置提供触发信号；

S50.同步采集；

7个接收通道互不干扰，在同一触发信号的触发下，开始同步采集；

S60.关闭高超声速风洞；

高超声速风洞试验结束后，关闭高超声速风洞；

S70.数据处理；

高超声速风洞试验获得七通道微波干涉仪测量装置的7个接收通道的传输相位和幅度衰减变化，经软件系统处理后绘制出等离子体电子密度二维分布曲线。

2.根据权利要求1所述的瞬态等离子体电子密度分布的七通道微波干涉仪测量方法，其特征在于，所述的发射天线由8mm标准波导开口和单曲面透镜组合而成，形成平面波照射条件。