Известен способ определения давления электромагнитной волны на датчик, помещенный в волноводе, путем небольших (виртуальных) деформаций или перемещений тела и определения изменения положения узлов стоячей волны.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что осуществляют двустороннее зондирование исследуемого тела электромагнитной волной и определяют изменения положения узлов стоячей волны с двух сторон от образца в волновой зоне установившегося поля, а измерения проводят в два цикла, в одном из которых фазу волны меняют на 180°. Указанное отличие позволяет повысить точность измерений, которые можно проводить при произвольном коэффициенте отражения волны от исследуемого образца.
Предлагается способ измерения давления электромагнитной волны в волноводе на отдельные участки поверхности исследуемого тела, основанный на теореме об адиабатическом инварианте для резонатора.
Способ представляет интерес при абсолютной калибровке пондеромоторных измерителей мощности СВЧ-диапазона, а также при экспериментальных исследованиях устойчивости проводящей среды (например, плазмы) в электромагнитом поле и др.
Сущность описываемого способа заключается в том, что осуществляют двустороннее зондирование исследуемого тела электромагнитной волной с одинаковой амплитудой и определяют изменение положения узлов стоячей волны с обеих сторон от исследуемого тела в волновой зоне установившегося электромагнитного поля при некотором (виртуальном) перемещении заданного участка поверхности тела, на который действует измеряемое давление. При запитке волновода волной с одинаковой амплитудой и частотой с обоих концов волновода в нем устанавливается стоячая волна. В узлах электрического поля, в дальней зоне от исследуемого образца, можно мысленно поместить закорачивающие поршни, если пренебречь потерями. В результате образуется энергетически замкнутая система, для которой справедлива теорема об адиабатическом инварианте, которая устанавливает связь между энергией электромагнитного поля и частотой резонатора. Если при деформации тела поршни перемещать так, чтобы узлы электрического поля не изменяли своего положения, то частота резонатора не изменится и, следовательно, энергия поля в нем постоянна, и полная работа сил должна быть равна нулю.
Для определения силы в бегущей волне необходимо произвести два измерения так, что при втором измерении одна из волн сдвигается по фазе на 180°.
Величина давления определяется по следующей расчетной формуле:
где Р+ - мощность волны λв; λ - длина волны в волноводе и свободном пространстве; Δq - перемещение рассматриваемой части поверхности тела, (Δx1, Δx2)I - перемещение узлов стоячей волны в первом измерении, (Δх1, Δх2)II - перемещение узлов стоячей волны во втором измерении после сдвига фазы на 180°.
Для проведения экспериментальных исследований было изготовлено устройство, содержащее волноводный тракт, измерительные линии и пр. Волновод запитывался с двух концов от одного генератора и были проведены измерения давления на торцовые поверхности цилиндров, помещенных на оси прямоугольного волновода. Такие измерения представляют интерес в связи с разработкой методов фокусировки плазменных сгустков при их ускорении в волноводе.
Способ определения давления электромагнитной волны, например, на отдельные участки тела в волноводе путем небольших (виртуальных) деформаций или перемещений тела и определения изменения положения узлов стоячей волны при различной фазе волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и проведения измерений при произвольном коэффициенте отражения волны от исследуемого тела, осуществляют двустороннее зондирование исследуемого тела электромагнитной волной и определяют изменения положения узлов стоячей волны с двух сторон от тела в дальней зоне установившегося электромагнитного поля, а измерения проводят в два цикла, в одном из которых фазу волны меняют на 180°.
