Способ измерения импеданса плазмы

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Зависимое от авт. свидетсльства -щ 458749 Союз Советских Социалистических Республиктрцсоедицецпем заяв Государственный комитетСовета Министров СССР 32) ПриоритетОпубликовацо делам изабретени и открытий 1.75, Бюллетець х(72) Авторыцзобретсш Н. Л. Колесников, Б. С, Лебедев и Е, В. Карташев 71) Заявител 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕ МПЕДАНСА ПЛАЗМЫ Изобрете исследован мических, у ных устано плазмы ио ства. це может быть я плазмы, цапрт дарных, МГД и д вках, а также п осферы и косми 1 спользовано мер, в газод ругих лабор ри исследов теского прос для цна- аторанин транпри и те С помощью используемых в настоящее время импедансцых (емкостных) радиозондов одновременно независимо измеряют активную и реактивную составляющую импеданса зон. да, погруженного в плазму, причем время, необходимое для измерения, достаточно велико, что ограничивает возможности такого способа при исследовании быстропротекающих процессов.По известному способу на импедансный зонд поочередно подают синусоидальное напряжение двух частот, соответствующих напряжении lю симметричным точкам ют о 2 на линейных участках частотной харак ристики зонда.Прп погружении зонда в плазму его частотная характеристика деформируется и сдвигается вправо, так как диэлектрическая проницаемость плазмы меньше единицы и максимум напряжения при резонансе понижается из-за активных потерь, Напряжения, возникающие ца зонде и соответствующие частотам сю 1 ц юте, различны по величине. Эти напряжения усиливаются до определенного значения,затем детектируются, в результате измерительный сигнал получается в виде прямолинейных штрихов с периодом Т=1/Р, где Р - частота манипуляции от частоты ют 1 к сю 2 и обратно. Разница в уровнях напряжения соседних штрихов является функцией цмпеданса плазмы.Описанный выше способ це может бытьприменен для исследования кратковременных плазменных течений, например ударных волн, а также быстроперемецных процессов в плазме.Цель изобретения - повышение эксцрессцостц измерений и расширение области приме нения импедансного радиозонда.Достигается это использованием двух идентичных зондов, иметощих пересекающиеся частотные характеристики, причем резонансные системы обоих зондов настраиваются таким 2 о образом, что точка пересечения их частотныххарактеристик совпадает с зондирующей частотой юлю. Искомую величину определяют по сумме п разности напряжений на зондах.На фиг, 1 представлены частотные характе ристики двух идентичных зондов; на фиг 2 -эпюры измерительных сигналов прц реализации предлагаемого способа.Правая ветвь частотной характеристики 1 илевая ветвь частотной характеристики 2, вза- ЗО цмцо дополняя одна другую, заменяют однучастотную характеристику по известному способу. Однако поскольку зондирующий сцнусоидальный ток 1(1) = - 1 О з 1 п соо 1 подается ца оба зонда независимо и непрерывно, также непрерывно регистрируется и измерительный сигнал.Напряжения, снимаемые с зондов при отсутствии плазмы, одинаковы и равны Со, При погружении зондов в исследуемую плазму обе частотные характеристики сдвигаются вправо на величину Лк, определяемую диэлектрической проницаемостью плазмы. Одновременно максимумы напряжений О.,и Е/с на резонансных частотах понижаются вследствие вносимых активных потерь, а поскольку чувствительности обоих зондов к изменению цмпеданса плазмы для удобства выбирают одппаковымп, то 11. ;с=11;Новые положения резонансных кривых показаны на фпг. 1 пунктиром. Точка пх пересечения определяет сигнал с зондов без учета влияния сдвига частотных характеристик, Уровень сигнала в точке пересечения (У,+11,)/2 зависит лишь от активного сопротивления, шунтпрующего зонд,Разность сигналов с зондов Ь, - Г определяется величиной сдвига частотных характеристик Лв, который зависит от емкостной составляющей пмпеданса плазмы.Напряжения У, и У усиливаются одинаковым образом до определенного значения, затем детектируются, в результате регистрируемые измерительные сигналы получаются в виде постоянных напряжений (фпг. 2, точка 1 О - момент погружения зондов в плазму).Информация об изменении пмпедапса плазмы поступает непрерывно, ц временное разрешение предлагаемого способа определяетсн постоянной времени при детектировании сигнала. В ряде случаев можно обойтись и без детектирования сигнала, что улучшает временное разрешение, которое зависит в этом случае от постоянной времени резонансных систем зон дов. При этом регистрируют переменные сиг.налы с частотой соо, которую выбирают из конкретных условий: требуемого временного разрешения и диапазона изменения импеданса плазмы. Практически зондирующая частота 10 ао находится в пределах 10 - 10 ц гц.Таким образом, предлагаемый способ поз.воляет существенно расширить область применения импедансного радиозонда для исследования быстропеременпых процессов в плаз ме, а также кратковременных плазменных течений.Расшифровка записи зарегистрированныхизмерительных сигналов аналогична расшиф.ровке по известному способу и выполняется 20 путем построения градуировочных кривых привключении в цепь зондов известных емкостей и активных сопротивлений.25 Предмет изобретенияСпособ измерения импеданса плазмы с помощью импедансного радиозонда, включающий операцию измерения величины напряжеЗ 0 пия на указанном зонде при наличии и отсутствии плазмы для фиксированного значения зоцдового тока, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения нмпедансного радиозонда и повышения экспресс.05 ности, измерения величины напряжения проводят на двух зондах, имеющих пересекающиеся частотные характеристики, при частоте, соответствующей точке пересечения этих характеристик, а искомую величину определяют э по сумме и разности напряжений на зондах.458749 ставитель В, Сошнико Техред А. Камышннков ектор В, Брыкси Подписи ч, тип. Костромского управления издательств, по.чпграфии и книжной торгов.ч едактор И. Орловаказ 1558Ц 1.1 ИИП Изд,1043 осударственног по делам из Москва, ЖТираж 903омнтета Совета Министров СССетений и открытийаушская наб., д. 4/5