Способ измерения параметров плазмы

Союз СоветскихСоциал исти цесааРеспублик Зависимое от авт, свидетельства-1438979/26-25) 01 п 23/24 01 п 27/02.19 Заявл вкирисоединением Комитет поделом изобретений и открытий при Совете Министров СССР. Лсб Н, Л. Колесников,и Е. В. Карташе аявитель ОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМ очередно запитывают зондирующим синусои.дальным напряжением постоянной амплитуды, но различной частоты, т. е. напряжением Ез 1 псп,1 и Ез 1 псо,1 (см. фиг, 1). Частоты со, и 5 со выбирают такими, чтобы они ложилисьсимметрично на линейных участках резонансной кривой колебательной системы, в которую включен зонд. При воздействии на зонд реактивной и активной компопепт плазмы резо нансная кривая сдвигается вправо (пунктирная кривая), так как диэлектрическая проницаемость плазмы е(1 и максимум напряжения при резонансной частоте понижаются (в систему вносятся диэлектрические потери), 5 Напряжения У, и 02, возникающие на зонде при зондировании плазмы и соответствующие частотам спс и сп 2, различны по абсолютной величине. Эти напряжения усиливаются до определенного значения, затем детектиру ются, в результате измерительный сигнал получает форму прямолинейных штрихов (см.фиг. 2), Разность уровней напряжения сосед,них штрихов является функцией измеряемых пар а метр ов.5 При такой форме записи измерительногосигнала для единичного измерения достаточно снять информацию лишь по одной точке с двух соседних штрихов. Очевидно, что в этом случае не требуется высокая опросность теле метрии. Кроме того, прямолинейно штрихо. Предлагаемый способ может быть использован для исследования параметров плазмы в лабораторных условиях, для исследования плазмы ионосфер Земли и других планет, межпланетной и космической плазмы.Известен способ измерения параметров плазмы с помощью радиочастотных зондов, заключающийся в получении кривой зависимости выходного измерительного сигнала от частоты зондирующего поля пь По положению максимума и ширине экспериментальной кривой определяют параметры плазмы, Недостатком указанного способа является его трудоемкость: на единичное измерение требуется большое число опросов по телеметрическому каналу, так как нужно построить кривую, чтобы получить одно измерение.Такой вид передачи информации не рационален, особенно при межпланетных и космических исследованиях, когда информация передается кодом, на формирование которого требуется довольно много времени, причем измерительный сигнал во время формирования кода должен оставаться постоянным.Предлагаемый способ измерения параметров плазмы свободен от указанного недостатка и заключается в следующем; зонд любой конструкции, являющийся неотъемлемой частью электрической колебательной системы, погружают в исследуемую плазму. Зонд поЛадудвВВсййтйют11 ТЕТ"0б 61 иотюно. 14 БА= 2,82 10-гоЛр 20 3 2 10 в пв где шр -г225 ц( ) г - 12 35 Лв,= -=3,2 10 г - ,вая форма записи измерительного сигнала удобна для формирования и передачи информации кодом.:Таким образом, предлагаемый способ позволяет освободиться от быстродействующей радиотелеметрии, высвободить ряд телеметрических каналов для записи других параметров,Расшифровка записи измерительного сигнала и получение данных о параметрах плазмы выполняются следующим образом. В общем случае можно записать:У, = У, - Ун - У(Л) - У, ц, =ц, - цА - )+ , где УЯ) - изменение выходного сигнала отначального значения Е/, обусловленное шунтированием зонда активным сопротивлением;У(е) - изменение выходного сигнала,обусловленное уменьшением диэлектрической проницаемости плазмы.В низкочастотном случае (гю и огу), где- частота столкновений электронов величины активного сопротивления Я и приращения диэлектрической проницаемости Ле не зависят от зондирующей частоты и одинаковы для а, и а. Поэтому, а также потому, что система работает на линейных участках ветвей резонансной кривой,2 Ув - 2 Ъ У 1 - гИЯ) = На фиг. 3 и 4 приведены тарировочные графики системы соответственно по сопротивлению и емкости.Определив УЯ) и У(е) по тарировочному графику фиг. 3, находят величину Яг, а затем по Й, и У(в) определяют по графикам фиг. 4 величину приращения емкости зонда С. Зная йи С, по известным формулам определяют электронную концентрацию и, и эффективную частоту соударений электроново= = 2,82 10- - ,Ь где а - постоянная зонда (определяется влабораторных условиях);Сю - рабочая емкость зонда.В высокочастотном случае о 1 ) и гю,), 5 поэтому компоненты УЯ) и У(е) зависят отзондирующей частоты и не равны друг другу Е/,(Я) Ф 0,(Я); У 1(е) У(е). Но частоты со 1 и в выбирают такими, чтобы они отличались не более чем на 1. Следовательно, такого 10 же порядка будут иметь погрешность величины Яи Сполученные при расшифровке записи измерительного сигнала, Погрешность порядка 1 - 5 ю/ю при исследовании параметров плазмы вполне допустима. Рассчетные форму лы для получения параметров плазмы приа) имеют вид: резонансная частота системы,В сильно разреженной плазме компонентыУ(Я) оказываются пренебрежимо малыми, в этом случае расшифровка измерительного сиг нала упрощается: У(в) =01(е) - ИгЯ,Значение Сг определяют из фиг. 4 по кривой Яю. Предмет изобретения Способ измерения параметров плазмы с помощью радиочастотного зонда, на который поочередно подают синусоидальное напряжение 40 с различной частотой, отличающийся тем, что,с целью сокращения избыточности информации при автоматических измерениях с кодированием и передачей информации по теле- метрическому каналу, определяют резонансную 45 кривую зонда без плазмы, а при измеренияхв плазме поочередно подают на зонд напряжение с двумя фиксированными частотами, которые отвечают симметричным точкам резонансной кривой, причем напряжение с зонда 50 детектируют и преобразуют в сигнал прямоугольной формы, по глубине модуляции кого- рого судят о параметрах плазмы.342521 Риг Составитель Е. ГромовРедактор Т. Орловская Техред Т. Миронова Корректор О. Тюри пография апунова,каз 61/4 Изд.1848 Тираж 406НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СовеМосква, Ж, Раушская наб., д. 4(5 Подписное Министров СССР