Устройство для градуировки радиопиромеиров свч диапазона Советский патент 1981 года по МПК G01J5/02 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к градуировке радиопирометров СВЧ диапазона, измершгацих температуру плазменных сред, находящихся в металлической камере. Известное устройство ij , служащее для этих целей, представляет собой тороидальную разрядную метгшлическую камеру, в которую введены передгиощая и приемная айтенны, расположенные под углом 9 90° в эква ториальной плоскости тора, причем к передающей антенне подключен стан дартный генератор СВЧ сигнала, а к приемной - стандартный приемник Недостатком приведенного устройства является то, что в нем не учитываются систематические погрешности, связанные как с потерями мощнос СВЧ излучения при передаче ее из си темы плазма-камера в антенну, так и потерями в волноводном тракте. Кроме того, имеет место дополнительная погрешность градуировки, обусловлен ная тем, что добротность пустой камеры при определенных соотнетиениях длины волны излучения к радиус камеры зависит от типа возбуждаемых в ней колебаний и является, таким образе, величиной неоднозначной, а добротность камеры с плазмой не всегда можно точно измерять из-за трудности выделения зондирующего сигнсша на фоне собственного и лучения плазмы. В качестве прототипа выбрано устройство 2l для градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, содержащее излучатель с известной шумовой температурой. Однако это устройство невозможно использовать при измерении температуры плазмы в металлической камере, поскольку не учитываются потери в системе плазма-камера и в волноводном тракте, а также влияние связи камеры с антенной. Это приводит к возникновению систематических погрешностей, а следовательно, к сниуе-. нию точности градуировки радиопирометров . Целью предлагаемого изобретения является повышение точности градуировки радиопирометров СВЧ диапазона путем исключения упомянутых система. тических погрешностей. Для этого в устройство для реализации предлагаемого способа, включающее излучатель, дополнительно вве ден узел изменения оптической толщины излучателя, излучатель выполнен в эиле , собранного из единичных излучателей с одинаковой шумовой температурой, расположенных параллельно друг другу и образующей цилиндра, причем излучатель размещен внутри металлической камеры соосно с ней, а меташлическая камера выполнена, например, в виде диагностической секции стелларатора. Оптическую толщину излучателя изменяют путем изменения его эффективного йёчения поглощения, например, в два раза и определяют поправочный коэффициент градуировки по формуле:

где ( - поправочный коэффициент градуировки радибпирометра, Тщ - шумовая температура излучателя ,

Т и Т .- яркостные температуры излучателя при различных значениях его оптической толщины.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройств.

Устройство состоит из металлической камеры 1 с групповым излучателем 2, в которую введена антенна 3, соединенная посредством волноводного тракта 4 с радиопирометром 5, а также узла 6 изменения оптической толщины группового излучателя 2.

Групповой излучатель 2 выполнен в виде цилиндра, собранного из единичных излучателей 7 с известной и одинаковой шумовой температурой, например газоразрядных трубок ГШ, которые расположены параллельно друг другу и образующей цилиндра, причем групповой излучатель 2 расположен внутри металлической камеры 1 соосно с ней.

Металлическая камера 1 может быть выполнена, например, в виде диагностической секции стелларатора, тог- да в торцах ее может быть размещен узел 6 изменения оптической толщины группового излучателя 2,

Устройство работает следующим образом.

Радиопирометром 5 измеряют яркостную температуру группового излучателя 2 при п/2 включенных газоразрядных трубках ГШ, которая определяется соотношением

TI ЬТы (1 - ) 2)

где п - поправочный коэффициент градуировки шкалы,радиопирометра 5,

.а затем и новую цену деления шкалы радиопирометра 5 с учетом исправочного коэффициента градуировки

25

В

15)

CJ

Q где В - первоначсшьная цена деления

шкалы радиопирометра. Благодаря тому, что между двумя измерениями изменяют оптическую толщину излучателя и по результатам измерений определяют поправочный коэффициент градуировки шкалы радиопирометра, с учетом которого определяют цену деления шкалы радиопирометра, учитываются потери в системе плазма-камера и в иолноводно /

0 тракте, а также влияние связи камеры с антенной. Это позволяет исключить систематическую погрешность, которая на высоких частотах достигает 100%, и таким образом, повысить точность градуировки рал юпирометров СВЧ диапазона, т.е. т. /высить точность измерения температуры плазмы в металлической камере.

Формула изобретения

Устройство для градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, содержащее излучатель с известной шумовой температурой , отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки радиопирометров СВЧ диапазона, в устройство дополнительно введен узел изменения оптической

толщины излучателя, причем излучатель выполнен в виде цилиндра, собранного из единичных излучателей, с одинаковой шумовой температурой, расположенных параллельно друг друГУ и образующей цилиндра, и размеТ j - шумовая температура группового излучателя 2, ос - коэффициент поглощения одной газоразрядной трубки ГШ. Изменяют оптическую толщину группового излучателя 2 путем изменения его эффективного сечения поглощения, например, в два раза, включая ещеИ/2 газоразрядных трубок ГШ, и вновь измеряют яркостную температуру группового излучателя 2, которая определяется теперь соотношением: 2 (l - е-) (3) Соотношения (2) и (З) представля-. ют собой систему двух уравнений с двумя неизвестными, из совместного решения которой определяют поправочный коэффициент градуировки шкалы радиопирометра 5 т2 (2T,-T)

щен внутри металлической камеры соосно с ней, а металлическая камера выполнена, например, в виде диагностической секции стелларатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы, М., Наука, 1968, с, 257.

2.СВЧ излучение низкотемпературной плазмы. Под ред. А.Е. Башаринова, М., Сов. радио, 1974, с. 223.