Интерферометр для диагностики плазмы Советский патент 1986 года по МПК G01B9/02 G01N22/00 

Изобретение относится к технической физике, может быть использовано для СВЧ диагностики интерференционным методом, например, для определения электронной концентрации в плазме и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 434257.

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых значений злектрон- ной концентрации плазмы.

На фиг.1 показана структурная электрическая схема интерферометра для диагностики плазмы; на фиг.2 - конструкция 90 -ного уголкового отражателя и привода, обеспечивающего его фиксированный поворот вокруг электрической оси.

Интерферометр для диагностики плаз мы содержит СВЧ генератор 1, развязывающий элемент 2, делитель 3, отражатель 4, смеситель 5, приемопередающую антенну 6, поляризующую проволочную решетку 7, 90 -ный уголковый отражатель 8, усилитель 9, осциллограф 10, блок 11 формирования сигналов-меток, сигнализатор 12 рабочих позиций 90 -ного уголкового отражателя 8, представляющий собой контактную группу, привод 13 и дополнительный осциллограф 14.

Интерферометр для диагностики

плазмы работает следующим образом. I ..

Привод 13 в течение работы поворачивает 90°-ный уголковый отражатель 8 из первой рабочей позиции во вторую и обратно на угол оС , при этом угол между ребром 90°-ного уголкового отражателя 8 и плоскостью поляризации для первой и второй рабочи позиций составляет соответственно JL , где кп 1,3,. .. рад, и п где ь 0,1,2,. ..} рад. Сигнал от СВЧ генератора 1 через развязывающий элемент 2 делителем 3 делится на две части (опорньй и измерительный сигна лы). Опорный сигнал поступает на отражатель 4 и, отразившись от него, попадает на смеситель 5. Измеритель- иьй сигнал поступает на приемопередающую антенну 6 с поляризующей проволочной решеткой 7. Вектор электрического поля измерительного сигнала ортогонален к поляризующей проволочной решетке 7, поэтому он проходи сквозь нее без ослабления. При перво рабочей позиции 90 -ного уголкового отражателя 8 измерительньш сигнал, пройдя через плазму 15, отражается

0

5

5

0

следовательно, в сторону 90 -HOOT 90° -ного уголкового отражателя, разворачивает плоскость поляризации на 90° и попадает на поляризующую . проволочную решетку 7. Благодаря повороту плоскости поляризации вектор электрического поля отраженного сигнала оказывается параллельным проволочкам решетки, а он вновь отражается

го уголкового отражателя 8. При вторичном отражении от последнего вектор электрического поля становится ортогональным проволочкам поляризующей проволочной решетки 7 и сигнал

проходит ее бея ослабления. Далее измерительный сигнал через делитель 3 поступает в смеситель 5 и смешивается с опорным сигналом. Результирующий сигнал усиливается усилителем 9

0 и регистрируется осциллографом 10. Сигнализатор 12 подает на блок 11 формирования сигналов-меток сигнал, соответствующий занятию 90 -ным уголковым отражателем первой рабочей

5 позиции, когдао( iriTn , где (РП 1,3,... рад. Соответственно блок

рад.

11 формирования сигналов-меток выдает сигнал-метку первой рабочей позиции 90 -ного уголкового отражателя 8, который регистрируется осциллографом 10. Таким образом производится даигностика плазменного образования при четырехкратном прохождении зондирующего сигнала.

Во время движения 90°-ного уголкового отражателя 8 между рабочими позициями сигнализатор 12 не вьщает сигналов на блок 11 формирования сигналов-меток, который соответственно не вьщает сигнала-метки на осциллограф 10.

При движении уголковым отражателем 8 второй рабочей позиции, когда угол между ребром отражателя и плоскостью поляризации составляет , где fi 0,1,2,... рад. сиг, излученньй приемопередающей антенной 6 и прошедший через поляризующую проволочную решетку 7 и плазму 15 j отражается от 90°-ного уголкового отражателя 8 без поворота плоскости поляризации и проходит поляризующую проволочную решетку 7 без ослабления, попадает на приемопередающую антенну 6, делитель 3 и смеситель 5, где смешивается с опорным сигналом. Результируклций сигнал со смесителя 5 усиливается усилителем 9 и регист -нал

рируется осциллографом 10. Сигнали затор 12 подает на блок 11 формирования сигналов-меток сигнал, соответствующий занятию 90°-ным уголковым отражателем 8 второй рабочей позиции, когда d уи , где h 0,1,2,... рад. Соответственно блок 11 формирования сигналов-меток выдает сигнал-метку второй рабочей позиции ЭО -ного уголкового отражателя 8 на осциллограф 10.

Привод 13 периодически- поворачивает 90°-ный уголковый отражатель 8 из первой рабочей позиции во вторую и обратно, причем угол d. между ребром 90°-ного уголкового отражателя 8 и плоскостью поляризации для первой и второй рабочей позиций составляет соответственно -г кп , где 1,3,... рад и 1 п , где и 0,1, 2,... рад. При этом первая рабочая позиция обеспечивает четырехкратное а вторая - двухкратное прохождение зондирзпшцей волны через исследуемую плазму 15. Сигнал интерферометра непрерывно регистрируется осциллографом 14. Во время нахождения 90°-ного уголкового отражателя 8 в первой рабочей позиции, когдао1 п,где hn 1,3,... рад, подвижный контакт 16 сигнализатора 12 соединен с одним из неподвижных контактов 17, 18, 19 и 20, и через шлейф дополнительного осциллографа 14 и резистор 21 течет ток. Таким образом на дополнительном осцилло1Т)афе 14 записывается сигнал- метка первой рабочей позиции отражателя.

Во время движения 90°-ного уголкового отражателя 8 рабочими

2230284

позициями подвижный контакт 16 не соединен ни с одним из неподвижных контактов 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24 и 25 и в цепи регистрации сигнала- 5 метки ток отсутствует.

Во время нахождения 90°-ного уголкового отражателя во второй рабочей позиции подвижный контакт 16 соединен с одним из неподвижных контактов

10 22, 23, 24 и 25 и через шлейф дополнительно осциллографа 14 и резистор 26 течет ток. Таким образом на дополнительном осциллографе 14 записывается сигнал-метка второй рабочей пози(5 ции отражателя.

Обеспечение в предлагаемом техническом решении четырех- и двухкратного прохождения зондирующей волны через плазменное образование расширяет 20 диапазон измерений плотности плазмы,

поскольку фазовый сдвиг зондирукнцей волны прямо пропорционален плотности плазмы и оптическому пути луча в ней, что позволяет проводить измерение как 25 низких (четырехкратное прохождение), так и высоких (двухкратное прохождение) плотностей плазмы.

Ф о р м ула изобретения

Интерферометр для диагностики плазмы по авт.св.. № 434257, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеренных значений

электронной концентрации плазмы,

90 -ный уголковьй отражатель установлен с возможностью фиксированного поворота на угол (ТТ/2)м, где ,1,2, 3,... вокруг электрической оси приемопередающей антенны.

.8

Фиг. 2

Редактор О.Головач

Составитель В.Ежов Техред О.Сопко

Заказ 1700/42 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор, В.Бутяга

Изобретение относится к технической физике. По отношению к устройству по основному авт.св. № 434257 расширяется диапазон измеряемых значений электронной концентрации плазмы. Сигнал от СВЧ генератора 1, прошедший через развязывающий элемент 2, делится делителем 3 на опорный и измерительный. Опорный сигнал,от-- разившись от отражателя 4, поступает ра смеситель 5. Измерительный сигнал излучается приемопередающей антенной 6 с поляризуклцей проволочной рещеткой (ШГР) 7, проходит через плазму 15, отражается от 90 -ного уголкового отражателя (УО) 8, поворачивая плоскость поляризации на 90 попадает на ППР 7, отражается от нее в сторону УО 8. После повторного отражения от УО 8 сигнал проходит через ППР 7, делитель 3 и поступает ;в смеситель 5, где смешивается с опорным сигналом. Результирующий сигнал через усилитель 9 поступает на осциллограф 10. На осциллографе 10 регистрируется также сигнал-метка рабочей позиции УО 8, поступающий с блока 11 формирования сигналов-меток. Привод 13 периодически поворачивает УО 8 на угол ТТ /2 из первой рабочей позиции в другую. Первая рабочая позиция обеспечивает 4-кратное, а вторая - 2-кратное прохождение зондирующей волны через плазму, что позволяет проводить измерения как на низких, так и на высоких плотностях плазмы. 2 ил. а