近些年隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展,臨近空間的開發(fā)越來越受到重視,臨近空間不僅是高超聲速飛行器的飛行走廊,而且還是航天器往返太空的必經(jīng)之地。在臨近空間,飛行器飛行速度較高,由于粘性和激波的作用,飛行器表面附近的空氣分子會因為劇烈的熱運動電離,形成電離氣體(等離子體),電離氣體附著在飛行器周圍,形成所謂的等離子體鞘套。等離子體鞘套中具有大量的粒子包括中性分子、帶電自由粒子,其中帶電自由粒子中包括自由離子和自由電子。自由電子對電磁的傳播影響較大,對電磁波具有反射和散射作用,引發(fā)一系列電磁效應(yīng),使通信和探測信號產(chǎn)生畸變,導(dǎo)致信息系統(tǒng)特性發(fā)生改變,對高速飛行器的通信和探測造成嚴(yán)重影響。地面模擬是研究臨近空間高速目標(biāo)等離子體的有效方法,臨近空間高速目標(biāo)等離子體電磁科學(xué)實驗裝置,正是在這種背景下產(chǎn)生的。電磁科學(xué)實驗裝置主要研究電磁波與等離子體的相互作用機理;高速飛行器通信異常問題;等離子體包覆下可靠的雷達探測問題等。這些問題研究都需要可靠的電子密度數(shù)據(jù)。本文主要為電磁科學(xué)實驗裝置研制兩種電子密度診斷系統(tǒng):三道HCN干涉儀和靜電探針系統(tǒng),其中靜電探針系統(tǒng)又分為快動探針系統(tǒng)和探針陣列系統(tǒng)。干涉儀主要測量等離子體弦積分電子密度,快動探針測量電子密度的徑向分布。第一章,簡單介紹了電磁科學(xué)實驗裝置研制背景,電磁科學(xué)實驗裝置的研究目的、參數(shù)范圍等。并介紹了HCN干涉儀和靜電探針國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章,詳細介紹了HCN干涉儀測量等離子體電子密度的物理基礎(chǔ),分析了中性分子和碰撞頻率對干涉儀測量的影響。介紹了常見靜電探針的原理,以及非理想狀態(tài)下探針的修正理論。第三章,主要介紹了三道HCN干涉儀的研制,包括干涉儀波長的選擇、干涉儀結(jié)構(gòu)的選擇、中頻調(diào)制系統(tǒng)的選擇及研制、光路設(shè)計、機械設(shè)計和探頭選擇等。第四章,介紹了靜電探針的研制,主要包括探針支架的設(shè)計。由于探針支架放在電測科學(xué)實驗裝置內(nèi)部,探針工作在高溫流場中,因此,我們使用ANSYS軟件對探針做了應(yīng)力和熱分析,結(jié)果表明我們設(shè)計是合理有效的。第五章主要是對HCN干涉儀和靜電探針系統(tǒng)做了測試,首先使用wedge代替等離子體做了臺面測試,測試結(jié)果與理論計算值比較發(fā)現(xiàn)兩者符合一致。然后使用多凹腔組合式感應(yīng)耦合等離子體測試HCN干涉儀和靜電探針系統(tǒng)。兩者測量結(jié)果相符。最后對全文做了總結(jié),以及對未來做了展望。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O536;V219

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫元成;宋學(xué)富;杜秀蓉;張曉強;王慧;;常壓高頻等離子體電子溫度的光譜法診斷[J];光譜學(xué)與光譜分析;2017年02期

2 朱文浩,謝鴻,曹明;三探針法診斷射頻低壓等離子體電子平均能量[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1988年05期

3 陳文華,余文炎,林尊琪,譚維翰,顧敏,鄧錫銘;微管靶等離子體電子溫度密度的空間分布[J];中國激光;1989年05期

4 馮賢平,徐至展,趙世誠;銅等離子體電子溫度和密度隨激光功率的變化[J];核聚變與等離子體物理;1989年01期

5 舒雙寶;羅家融;薛二兵;;托卡馬克等離子體電子密度測量與處理研究[J];電子測量與儀器學(xué)報;2012年10期

6 吳蓉;李燕;朱順官;馮紅艷;張琳;王俊德;;等離子體電子溫度的發(fā)射光譜法診斷[J];光譜學(xué)與光譜分析;2008年04期

7 黃文忠,張覃鑫,何紹堂,谷渝秋,尤永錄,江文勉;利用類銅離子譜線診斷銀等離子體電子密度[J];中國核科技報告;1999年S4期

8 黃文忠,張覃鑫,何紹堂,谷渝秋,尤永錄,江文勉;利用類銅離子譜線診斷銀等離子體電子密度[J];物理學(xué)報;1995年11期

9 王玉芝;董景星;謝培良;;等離子體電子復(fù)合特性的實驗研究[J];中國激光;1985年01期

10 林忠民,吳岳林,徐紀(jì)華,孫宏橋,田杰;角向箍縮等離子體電子密度時空分布的測量[J];核聚變與等離子體物理;1987年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李斌;李弘;王慧慧;陳志鵬;耿松;馮雷;羅辰;劉秋艷;劉萬東;;利用微波截止探針測量等離子體電子密度[A];第十四屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議暨第五屆中國電推進技術(shù)學(xué)術(shù)研討會會議摘要集[C];2009年

2 王立公;任慶文;張光照;王松雁;;閃爍法測量熱電子等離子體電子溫度[A];第五次核物理會議資料匯編（上冊）[C];1982年

3 王琛;顧援;傅思祖;吳江;王偉;孫玉琴;董佳欽;孫今人;王瑞榮;倪元龍;萬炳根;周關(guān)林;黃關(guān)龍;張國平;林尊琪;王世績;;軟X光激光探針偏折法測量等離子體電子密度[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

4 樊建梅;張先q

本文編號：2820737