Способ локального определения концентрации и эффективной частоты столкновения электронов движущейся плазмы Советский патент 1986 года по МПК G01N22/00 

N5 СЛ

sj

Изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может 1спольгюваться для исследования плазменных образований, в том числе на газодинамических плазменных установках.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности.

На чертеже приведена 1 онструкция устройства, реализующего пре;зд1агаемый способ.

Устройство содержит канал 1 ударной трубы, в которой движется плазменная среда 2 за фронтом 3 ударной волны, передающум антенну 4, излучающую одновременно радиосигналы двух различных частот f, , f поступающих на нее через смесители 5 от двух СВЧ-генераторов 6 и 7, приемную антенну 8, выполненную в виде симметричного вибратора обтекаемой формы, вынесенного в поток на,державке 9 с отсекателем 10 потока. Такая конструкция антенны практически не возмущает поток. Если плазменная среда 2 по сечению канала 1 достаточно однородна, то можно использовать не выступающие в поток щелевые антенны.

Способ локального определения кон-центрации и эффективной частоты столкновений электронов движущейся плазмы реализуется следующим образом

Сигналы обеих частот, принятые приемной антенной 8, через фильтры П и 12 разводятся на смесители 13 и 14, на которое подаются также опорные сигналы с генераторов 6 и 7. Выделенные в смесителях и 14 сигналы разностных частот uf и uf поступают на регистратор 15. По измеренным значениям д f и Af с момента прихода фронта ударной волны к приемной антенне 8 определяют зависимости С fCe) и ) и по номограммам находят профили (б), f (е) . Если измерения проводятся на таких частотах, когда длина волны в волноводе существенно отличается от длины волны в свободном просгранстве, расчет номограмм проводится по иным формулам с учетом изменившейся длины волны. I

В результате сложения излучаемого радиосигнала и .принимаемого СВЧ-антенной, находящейся в плазме, получают разностную частоту в период времени, когда граница плазмы движется между передающей 4 и приемной 8 антеннами, измеряют скорость V

перемещения границы плазменной среды в направлении зондирования и по измеренным скорости и разностньт частотам &fy и &f2 соответствующим двум зондирующйм частотам f., и f , определяют распределение концентрации электронов и их эффективной частоты столкновений в направлении зондирования плазмы из зависимостей

-, V

-пг

-ПА

где С,

и с

„д - скорости распростПХ.1

ранения электромагнитных волн f и f,j, в плазме, являющиеся в неоднородной плазме функцией расстояния от границы плазмы.

с ,

т :iff7 :i V b( - jjj)

где С g - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме;

I и m - соответственно заряд и масса электрона.

Концентрацию и частоту столкновений электронов движущейся плазмы оп-ределяют путем решения системы уравнений

-V л

л)

(N.

1,2

1.1

где f,j - частоты сигнала;

&f . и д. - изменение частот сигнала; V - скорость перемещения ударной волны;

С,1 скорость распространения электромагнитной волны с частотами

,f 1 и 2

N,1 и -соответственно концентрация и частота столкновения электронов .

Формула изобретения

Способ локального определения концентрации и эффективной частоты

столкновения электронов движущейся плазмы, заключающийся в облучении движущейся плазмы высокочастотным сигналом в направлении, перпендикулярном фронту ударной волны, приеме

и измерении параметров сигнала,

провзаимодействовавшего с движущейся плазмой, отличающийс я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, облучение

движущейся , высокочастотньп сигналом осуществляют на двух частотах, прием сигналов производят внутри плазмы, измеряют изменения

.частот сигнала и скорость перемещения фронта ударной волны, а концентрацию и частоту столкновений электронов движущейся плазмы определяют решения системы уравнений

Af

1, С„, (N,.V. ,,) где f и f, - частота сигнала;

4f - изменения частот

Д сигнала;

V - скорость перемещения фронта ударной волны,

С(, - скорость распространения электромагнитной волны с частотами f,, f ;

.N. и V -соответственно концентрация и частота столкновения электронов.

Изобретение относится к технике СВЧ-измерений. Цель изобретения повьппение разрешающей способности. Сущность способа заключается в том, что на двух частотах осуществляют облучение движущейся плазмы ВЧ-сигналом в направлении, перпендикулярном фронту ударной волны. Затем внутри плазмы производят прием сиг- налов и измеряют изменения частот сигнала и скорость перемещения фронта ударной волны. Далее с помощью измеренных параметров по формулам, приведенным в описании изобi ретения, определяют концентрац йо и частоту столкновений электронов дви-, (Л жущейся плазмы. 1 ил.

S 10 д I / /

г

/f

Щ