Свч-интерферометр

(5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ ЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Зондирование неоднородной плазмы электромагнитными волнами. Пер.с англ./Под ред. Л.А. Душина, М.:Атомиздат, 1973, с. 88.Голант В.Е. Сверхвысокочастотныеметоды исследований плазмы, М.:Наука, 1968, с. 328.(57) Изобретение относится к облас ти техники бесконтактного исследования для анализа турбулентных сред.Расширяются функциональные возможности устройства путем обеспечения определения спектра волновых чисел и турбулентных пульсаций в плазме.СВЧ-энергия с СВЧ-генератора 1 через делитель 3 мощности излучается передающей антенной 4 в исследуемую среду в ячейке 7. У принимаемого антенной 5 излучения амплитуда и фаза в результате взаимодействия с турбулентной средой становятся случайными функциями пространства и времени. Так как СВЧ-сигнал на выходе измерительного канала должен иметь неизменную амплитуду, ее флуктуации нежелательны. Поэтому они поддерживаются на заданном уровне ограничителем амплитуды (ОА) 6. Исполняющими элементами ОА 6 являются помещенные в отрезок волновода ри диоды. Они изменяют свои поглощающие свойства на СВЧ под действием НЧ (либо постоянного) тока. Через делитель 3 часть энергии передается через аттенюатор 8 и Фазовращатель 9 к 2-му входу сумматора 10 мощности, к 1-му входу которого подается сигнал с ОА 6. С сумматора 10 сигнал через детектор 11 подается к регистратору 12. Несущий информацию о связи сигнал обрабатывается регистратором 12. Его согласованную работу с генератором 1 обеспечивает синхронизатор 13.1 ил.1 о5Изобретение относится к технике бескоцтактного исследования или анализа турбулентных сред, в частности, с использованием микроволн, и может быть использовано для исследования распределения турбулентных пульсаций по спектру волновых чисел (размеров случайных неоднородностей).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения спектра волновых чисел и турбулентных пульсаций в плазме.На чертеже приведена структурная электрическая схема СБЧ-интерферометра.СБЧ-интерферометр содержит перестраиваемый по частоте СБЧ-генератор 1, аттеиюатор 2, соединенныйс первым входом делителя 3 мощностик первому выходу которого подсоединена передающая антенна 4, с помощью которой облучается исследуемаясреда, приемную антенну 5, ограничитель 6 амплитуды, измерительнуюячейку 7, К второму выходу делителя3 через последовательно соединенныеаттецюатор 8 и фазовращатель 9 подсоединен первый вход сумматора 10мощности. К приемной антенне 5,выполненной в виде открытого концаотрезка прямоугольного металлического волновода, подключен ограничитель 6 амплитуды. Он может состоять,например, из отрезка волновода сри диодами, к которым подсоединенвыход усилителя цепи обратной связи,вход которого подключен к детекторной головке соединенной с одним извыходов направленного ответвителя,вход которого соединен с отрезкомри диодами, а выход - к второмувходу сумматора 10 мощности. Выходсумматора 10 мощности через детектор11 подключен к входу регистратора12, к синхронизирующему входу которого также как и к синхроцизирующему входу СВЧ-генератора 1 подсоединен синхронизатор 13,СВЧ-интерферометр работает следующим образом.СВЧ-энергия, вырабатываемаяСВЧ-генератором 1, частота которогоза промежуток времениизменяется от и, до .1 и прошедшая1через делитель 3, излучается передающей антенной 4 в исследуемую средув ячейке 7, У принимаемого антенной0 А + А + 2 А А сов (Ч - Ч),с 1з о где А и А, - амплитуды;е, и ч, - фазы сигналов в опорном и измерительномканалах соответствен 35 но,Хсно, что 0,1 пропорционален только40разности фаз ( " - ) лишь при Ац= сопя, так как А = сопз 1 по условию, поскольку опорный канал впроцессе измерений сохраняет своисвойства в заданном виде. Несущий45информацию о среде сигнал обрабатывается регистратором 12, согласованная работа которого с СВЧ-генератором обеспечивается синхронизатором 13,50Как и для всякого интерферометра9одним из важных моментов подготовкиустройства к работе является егоамплитудно-фазовая настройка (балансировка) во всем диапазоне перестройки СВЧ-генератора 1, Она осу 55ществляется при выполнении условийА, =А, и Ч,=Ч,+п,(= О, 1, 2,Тогда 111 - 0 или 15,1 - Ц,1 А. 250922 25 излучения амплитуда и фаза в результате взаимодействия с турбулентной средой становятся случайнымифункциями пространства и времени,Поскольку СВЧ-сигцал на выходе измерительного канала должен иметьнеизменную амплитуду, ее флуктуациипредставляются явлением нежелательным. 11 оэтому они поддерживаются на О заданном уровне ограничителем 6амплитуды.Исполняющими элементами ограничителя 6 являются помешенные в отрезокволновода ри диоды. Они изменяютсвои поглощающие свойства на СВЧпод действием низкочастотного (илипостоянного) тока, поступающегочерез усилитель с детекторной головки, которая выпрямляет приходящий2 О к цей от направленного ответвителяСВЧ-сигнал, Через делитель 3 частьэлектромагнитной энергии передаетсячерез аттенюатор 8 и фазовращатель9 к второму входу сумматора 10 мощ 25 ности, к первому входу которого подается сигнал с ограничителя 6 амплитуды, С выхода сумматора 10сигнал через детектор 11 подаетсяк регистратору 12, Сигнал в цепиквацратичного детектора есть250922 15 Формула из обретения 20 25 30 35 40 Составитель Ю. МамонтовТехред И.Гайдош Корректор С, Шекмар Редактор С. Лисина Заказ 4402/38 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Равенство амплитуд устанавливаетсяс помощью аттенюатора 8 и ограничителя 6. Равенство фаз - путем уравнивания геометрических длин опорного и измерительного канала и с помощью фазовращателя 9,Сведения о спектре волновых чисел турбулентных пульсаций в исследуемой среде получаются при обработке полезного сигнала, поступающего с выхода детектора , и имеющего необходимое для достижения целисодержание. Обработка должна производиться по алгоритму, включающемув себя следующие основные операции:преобразование функции П,1 == Б 1 в функцию Б = Ц , пользуясь известньм законом изменениячастоты СВЧ-генератора со временем,т.е. ) = 3; вычисление для каждого значения ) величины фазовогосдвига зондирующей волны в плазмев соответствии с формулой Ч( 1)= агссоз (1-2 П,1(д)И,1), гдеБС 1,максимальное значение сигнала в цепи детектора, построениепо результатам вычисления зависимости У =Ч(4, синтез величины фазового инварианта 8 = Ч, 4+ Ч,)Хпо зависимости Ч = Ч (о 3) для различных значений частотной расстройки63 относительно условно выбранной несущей и. где Ю,= (.3),: ч"(аЗ,+в 4 . Построение зависимости Я = 61 (и 3), статистическаяобработка ансамбля зависимостейЮ == Ю (и 3), полученного в результатемногократного повторения измерений,определение зависимости дисперсиигфазового инварианта8,от величины ь .)(и.ти -а .1/о 4, дифферен 4цирование,функции6 ) = Г(р) и1 Л 1построение зависимости д (6, д =Г1 определение вида спектраф (Ч, 9 ) - сопят.турбуС 1 со,лентных пульсаций параметра ч == 4 е М/ ) сщ, характеризующих плазму, где е и ш - заряд и масса электрона соответственно, Б - концен О трация электронов в плазме с - скорость света в вакууме; Ч ,- волновое число плазменных пульсаций. СВЧ-интерферометр, содержащийСВЧ-генератор, соединенный с входомделителя мощности, к одному из выходов которого подсоединена передающая антенна, а к другому - последовательно соединенные аттенюатор,фазовращатель и сумматор мощности,выход которого через детектор подключен к регистратору, измеритель-ную ячейку, размещенную между передающей и приемной антеннами, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей путем обеспечения определения спектра волновых чисел турбулентных пульсаций в плазме, введенысинхронизатор и ограничитель амплитуды, вход которого подключен квыходу приемной антенны, а выход -к второму входу сумматора мощности,при этом СВЧ-генератор выполнен перестраиваемым по частоте, а выходсинхронизатора соединен с синхронизирующими входами СВЧ-генератора ирегистратора,