本發(fā)明屬于電波傳播試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

等離子體是由帶等量電荷的自由電子、正離子和中性原子組成，是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)。等離子體作為一種特殊的色散介質(zhì)，對(duì)電磁波有著獨(dú)特的吸收、反射和散射特性；當(dāng)電磁波在等離子體中傳播時(shí)，其電場(chǎng)將對(duì)自由電子和正離子產(chǎn)生作用力，從而影響電磁波在等離子體中的傳播特性，尤其是等離子體對(duì)于入射平面波的吸收、散射作用，對(duì)探索太空領(lǐng)域的再入體跟蹤識(shí)別技術(shù)、等離子體隱身技術(shù)以、等離子體消噪聲技術(shù)以及等離子體天線(xiàn)技術(shù)方面等都具有重要指導(dǎo)意義。

目前研究低溫等離子體對(duì)電磁波傳播影響的地面實(shí)驗(yàn)的等離子產(chǎn)生方式主要是激管法和人造等離子體。激管法采用爆炸的方式，產(chǎn)生超高聲速的激波，通過(guò)壓縮試驗(yàn)段的氣體從而產(chǎn)生等離子體，這種含等離子體的高速激波穿過(guò)電磁波試驗(yàn)區(qū)的時(shí)間僅有幾百微秒，其中穩(wěn)定期僅能維持約數(shù)十微秒；由于電磁波傳播特性的測(cè)量必須在穩(wěn)定期內(nèi)完成，這樣就需要借助高速采樣和定時(shí)觸發(fā)機(jī)制，這樣使得實(shí)驗(yàn)難度大、效率低下且重復(fù)性較差；此外，激管法采用的腔體多為石英管腔體，該腔體易損壞，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較差。另一方面，人造等離子體利用微波、電弧和等離子體噴焰產(chǎn)生的等離子體，雖然可以長(zhǎng)時(shí)間工作，也較為穩(wěn)定，但由于環(huán)境中存在高溫，其電子密度難以測(cè)量，控制精度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述背景技術(shù)中所存在的缺陷和問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置。該裝置利用低氣壓下輝光放電產(chǎn)生的等離子體內(nèi)部無(wú)電勢(shì)差的技術(shù)，使產(chǎn)生的等離子體穩(wěn)定期延長(zhǎng)，利于研究多種頻段電磁波在等離子體中的傳播特性，并且產(chǎn)生的等離子場(chǎng)更均勻、密度和能量更高。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，包括等離子發(fā)生腔體，還包括設(shè)置于等離子發(fā)生腔體內(nèi)的環(huán)狀高壓電極和環(huán)狀地電極，所述環(huán)狀高壓電極和環(huán)狀地電極絕緣連接，所述環(huán)狀地電極與等離子發(fā)生腔體的內(nèi)壁固定連接。

進(jìn)一步地，所述環(huán)狀地電極包括內(nèi)圈環(huán)狀地電極和外圈環(huán)狀地電極，所述內(nèi)圈環(huán)狀地電極和外圈環(huán)狀地電極同心套設(shè)；其中，所述環(huán)狀高壓電極設(shè)置在所述內(nèi)圈環(huán)狀地電極和外圈環(huán)狀地電極之間，且分別與所述內(nèi)圈環(huán)狀地電極和外圈環(huán)狀地電極絕緣連接。

進(jìn)一步地，所述環(huán)狀高壓電極和環(huán)狀地電極均為金屬電極；其中，環(huán)狀高壓電極表面為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述等離子發(fā)生腔體的內(nèi)腔形狀為圓柱體，其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)進(jìn)氣口、出氣口、觀(guān)察窗和等離子濃度檢測(cè)口。

進(jìn)一步地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括腔門(mén)，所述等離子發(fā)生腔體的一個(gè)底面為腔門(mén)；其中，所述腔門(mén)上設(shè)置鎖扣開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)的抽真空口與所述等離子體發(fā)生腔體連通。

進(jìn)一步地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括等離子發(fā)生電源和高壓接線(xiàn)盒，所述等離子發(fā)生電源通過(guò)所述高壓接線(xiàn)盒與所述環(huán)狀高壓電極連接。

進(jìn)一步地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括控制主機(jī)和控制面板，所述控制面板與所述控制主機(jī)電連接；所述控制主機(jī)分別與所述等離子發(fā)生電源和所述真空系統(tǒng)的控制端控制連接。

優(yōu)選地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括控制柜，所述等離子體發(fā)生腔體固定在所述控制柜上，所述等離子發(fā)生電源、真空系統(tǒng)和控制主機(jī)設(shè)置在所述控制柜內(nèi)部，所述控制面板嵌設(shè)在所述控制柜的表面。

優(yōu)選地，所述的低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，還包括底腳，所述底腳連接在所述控制柜的底部。

本發(fā)明的一種低溫等離子體中電波傳播實(shí)驗(yàn)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：該測(cè)試裝置利用低氣壓下輝光放電產(chǎn)生的等離子體內(nèi)部無(wú)電勢(shì)差的技術(shù)，將高壓電極和地電極設(shè)置為同圓心的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)外加電源激勵(lì)方式，產(chǎn)生大功率并且穩(wěn)定的高頻高壓電場(chǎng)，并由高壓頭輸入到高壓電極，將一定真空度的等離子發(fā)生腔體內(nèi)部的氣體擊穿，產(chǎn)生等離體子，同時(shí)保證其等離子體場(chǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的存在；該等離子體場(chǎng)不僅穩(wěn)定均勻，而且密度高、能量高。因此，本裝置產(chǎn)生的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的等離子體，很大程度上降低了電磁波傳播特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究的難度，并且利于研究多種頻段電磁波在等離子體中的傳播特性，可以在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的、并且重復(fù)性好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另一方面，該特性測(cè)試裝置能夠產(chǎn)生非磁化且內(nèi)部無(wú)電勢(shì)差、不帶電的等離子體，通過(guò)環(huán)狀高壓電極表面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圓孔均勻擴(kuò)散至整個(gè)等離子發(fā)生腔體內(nèi)部，同時(shí)腔體內(nèi)的電磁波的傳播路徑上沒(méi)有金屬阻擋物，可以避免電磁波在傳播過(guò)程中發(fā)生的干擾現(xiàn)象。該裝置為研究等離子體對(duì)于入射平面波的吸收和散射作用、對(duì)探索太空領(lǐng)域的飛行器再入大氣跟蹤識(shí)別技術(shù)、等離子體隱身技術(shù)、等離子體消噪聲技術(shù)及等離子體天線(xiàn)技術(shù)提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，具有很高的科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明提供的一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為為本發(fā)明提供的一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置部分結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、控制柜，2、底腳，3、等離子發(fā)生腔體，4、控制面板，5、等離子發(fā)生電源，6、真空系統(tǒng)，7、環(huán)狀高壓電極，8、內(nèi)圈環(huán)狀地電極，81、外圈環(huán)狀地電極，9、出氣口，10、高壓接線(xiàn)盒，11、絕緣柱，12、觀(guān)察窗，13、等離子濃度探測(cè)儀接口，14、進(jìn)氣口，15、鎖扣開(kāi)關(guān)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

一種低溫等離子體中電磁波傳播特性測(cè)試裝置，具體如圖1-3所示，包括：由控制柜1和固定設(shè)置在柜體上方中心位置的等離子體發(fā)生腔體3構(gòu)成；等離子體發(fā)生腔體3內(nèi)設(shè)有環(huán)狀高壓電極7、內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81，內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81同心套設(shè)；其中，環(huán)狀高壓電極7設(shè)置在上述內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81之間，且分別與內(nèi)圈環(huán)狀地電極和外圈環(huán)狀地電極通過(guò)絕緣柱11連接；環(huán)狀高壓電極7、內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81均為金屬環(huán)狀電極，環(huán)狀高壓電極7的表面為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；上述內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81分別與等離子發(fā)生腔體3的內(nèi)壁固定連接；在上述等離子體發(fā)生腔體3下方，與控制柜1連接部位設(shè)有高壓接線(xiàn)盒10；上述控制柜1內(nèi)設(shè)有等離子發(fā)生電源5，等離子發(fā)生電源5通過(guò)高壓接線(xiàn)盒10與環(huán)狀高壓電極7連接；等離子發(fā)生電源5的一側(cè)設(shè)有真空系統(tǒng)6，本實(shí)施例優(yōu)選為真空泵，真空泵的抽真空口與上述等離子體發(fā)生腔體3連通；控制柜1內(nèi)設(shè)有控制主機(jī)，控制柜1表面嵌設(shè)控制面板4，上述控制面板4與控制主機(jī)電連接；控制主機(jī)分別與上述等離子發(fā)生電源5和真空泵的控制端控制連接。

上述內(nèi)圈環(huán)狀地電極8和外圈環(huán)狀地電極81上分別引出地線(xiàn)連接到等離子體發(fā)生腔體3上，使產(chǎn)生的等離子體窗口區(qū)間為零點(diǎn)位，便于設(shè)置電子探針；控制柜1內(nèi)的控制主機(jī)分別與等離子發(fā)生電源5、真空泵6連接，進(jìn)而便于通過(guò)控制面板4設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行人機(jī)交互控制。

其中，等離子體發(fā)生腔體3表面還開(kāi)設(shè)進(jìn)氣口14、出氣口9、觀(guān)察窗12和等離子濃度探測(cè)儀接口13；在產(chǎn)生等離子體之前，由真空泵6將等離子體發(fā)生腔3抽真空，然后由進(jìn)氣口14向腔體內(nèi)部通入氬氣、氦氣、等惰性氣體，模擬不同的等離子體場(chǎng)穩(wěn)定的氛圍，便于進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)；將等離子濃度探測(cè)儀通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CF35法蘭連接到等離子濃度探測(cè)儀接口13上，測(cè)定不同電源電壓、不同真空度以及不同氣體氛圍時(shí)的等離子體濃度。

本裝置的等離子發(fā)生腔體3內(nèi)腔為圓柱體，且其一個(gè)底面為腔門(mén)，腔門(mén)上設(shè)有鎖扣開(kāi)關(guān)15，通過(guò)鎖扣開(kāi)關(guān)15可以將等離子發(fā)生腔體3自由啟閉；控制柜1的底部還設(shè)有底腳2，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置安全穩(wěn)定。

在進(jìn)行低溫等離子體中電磁波傳播實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電磁波發(fā)射和接收設(shè)備放置在控制柜體上的等離子體發(fā)生腔體3兩側(cè)；接通電源，開(kāi)啟本實(shí)驗(yàn)裝置，在控制液晶屏上設(shè)置好電源電壓以及腔體內(nèi)真空度，待真空泵6將低溫等離子體發(fā)生腔體3內(nèi)抽到設(shè)定真空度后，等離子電源發(fā)生器5產(chǎn)生高頻高壓電，通過(guò)高壓頭輸入到高壓電極7，將等離子體發(fā)生腔3內(nèi)的氣體擊穿，在高壓電極7和地電極之間產(chǎn)生無(wú)電勢(shì)差、非磁化的等離子體，再通過(guò)電極之間的間隙擴(kuò)散至整個(gè)腔體內(nèi)，形成均勻穩(wěn)定的等離子介質(zhì)場(chǎng)，此時(shí)可以進(jìn)行低溫等離子體中電磁波傳播實(shí)驗(yàn)研究。

以上論述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的論述說(shuō)明，操作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。