【摘要】：將發(fā)射光譜信號引入到輝光放電等離子體天線開啟時間測量當中,根據(jù)等離子體光信號與激勵電壓信號的時間差測出輝光等離子體天線的開啟時間。結果發(fā)現(xiàn)該方法可有效測量直流和頻率較高的交流輝光等離子體天線開啟時間。直流和kHz級交流等離子體天線開啟時間約為在1ms,MHz級交流等離子體天線開啟時間在0.5ms左右。而對于50Hz低頻交流等離子體天線,由于放電狀態(tài)不穩(wěn)定,測量誤差較大。天線的開啟時間與激勵電源的功率和電源的響應時間有很大關系。在一定范圍內(nèi),隨放電功率增加,天線的開啟時間縮短。同時放電功率的增加也增大了天線開啟時間測量結果的可重復性,誤差減小,為1%~2%。
【圖文】：

＝（ｌ＋ｄ）／ｃ（７）式中：ｌ是等離子體放電管外壁到光纖探頭的垂直距離；ｄ是管壁厚度；ｃ為光速。該時間經(jīng)計算在１０－１１ｓ左右，光電倍增管響應時間也在ｎｓ量級，因此利用光電時差法測量的開啟時間可近似表示為ｔｏｎ＝ｔａ－ｔｂ（８）光電時差方法將等離子體激勵電壓信號產(chǎn)生時刻到等離子體產(chǎn)生的時間延遲考慮在內(nèi)，也考慮了等離子體信號產(chǎn)生到穩(wěn)定的時間延遲。２實驗根據(jù)輝光放電等離子體天線開啟時間測量原理，天線開啟時間測量裝置原理示意圖如圖１所示。選取直流、工頻交流、ｋＨｚ級交流和ＭＨｚ級交流源作為等離子體天線激勵源。由于各激勵源激勵方式不同，圖１（ａ）所示的為在直流和低頻交流激勵源激勵條件下，等離子體天線開啟時間測量原理示意圖。放電管兩端激勵采用直連式，高壓端連接示波器端口１，中間接入高壓分壓器以保護示波器端口１免受損壞，該通道稱為“激勵電信號采集通道”。示波器端口２與光電倍增管相連接，光電倍增管用于將等離子體發(fā)射光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳入示波器進行分析，為調(diào)節(jié)光－電信號強度，，示波器與光電倍增管之間連接調(diào)壓器，該通道稱為“光－電信號采集通道”。圖１（ｂ）所示的為利用高頻激勵源激勵等離子體天線開啟時間測量示意圖，其與（ａ）大致相同，主要區(qū)別在于激勵模式，高頻等離子體天線這里采用電感耦合模式進行激勵。接激勵源的線圈端連接示波器端口１，示波器與電感線圈之間連接帶阻濾波器，在１０～５０ＭＨｚ頻段內(nèi)衰減約－３５ｄＢ，用以保護示波器端口１，示波器端口２的連接方式與圖１（ａ）一樣。為減小測量誤差，光電信號采集通道與激勵電信號采

０５２００１－３Ｆｉｇ．２Ｄｅｖｉｃｅｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｗｉｔｃｈ－ｏｎｔｉｍｅｏｆｇｌｏｗｐｌａｓｍａａｎｔｅｎｎａ圖２輝光等離子體天線開啟時間測量裝置圖率Ｐ，具體測量細節(jié)參見文獻［１９］。３結果與分析３．１直流與低頻交流天線測試結果根據(jù)等離子體天線激勵模式的不同，直流與低頻交流激勵模式均采用直連式激勵方法，而高頻ＭＨｚ量級交流激勵下的等離子體天線采用電感耦合激勵模式。根據(jù)圖２的實驗裝置所示，示波器的兩個通道分別接入光電倍增管和高壓電源激勵端。圖３（ａ）所示的是利用光電時差法測量１０ｋＨｚ交流激勵的輝光等離子體天線開啟時間，圖中上部分波形表示的是利用示波器接收到由光電倍增管采集到的光電信號，下部分波形表示的是由示波器采集到的激勵電源的電信號。天線放電管長度為８０ｃｍ，填充氣體為Ｎｅ，放電功率為３Ｗ，光電倍增管光纖探頭距離放電管１ｃｍ，從激勵電源起始時刻到穩(wěn)定光－電信號產(chǎn)生時刻之間的時間差約為１ｍｓ，即等離子體天線的開啟時間為１ｍｓ。對等離子體天線開啟時間測量結果中涵蓋了放電信號的產(chǎn)生時間、激勵電源響應延遲等影響等離子體天線開啟時間的關鍵因素。Ｆｉｇ．３ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＤＣａｎｄｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙＡＣｐｌａｓｍａａｎｔｅｎｎａｓ圖３直流與低頻交流等離子體天線開啟時間測量直流激勵模式下的輝光等離子體天線開啟時間測量結果如圖３（ｂ）所示，放電管與圖３（ａ）相同，放電功率為０．７Ｗ。上層的光電信號與下層的激勵電壓信號表現(xiàn)行為不同。在激勵電壓信號產(chǎn)生并上升的過程中，伴有等離子體光產(chǎn)生，但該光電信號不穩(wěn)定，從開啟激勵
【作者單位】： 上海海事大學商船學院;大連海事大學物理系;
【基金】：國家自然科學基金項目(51579143) 上海市曙光計劃(15SG44) 上海市科委項目(16040501700) 中國博士后基金面上項目(2015M581585)
【分類號】：TN820

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 梁志偉;王之江;趙國偉;徐杰;徐躍民;;等離子體天線的噪聲測量及分析[J];電波科學學報;2007年06期

2 梁志偉;徐躍民;;柱形等離子體天線系統(tǒng)設計[J];微計算機信息;2009年01期

3 于爽;曹立輝;陳金來;;等離子體天線研究概況及發(fā)展動態(tài)[J];內(nèi)燃機與動力裝置;2009年S1期

4 李學識;胡斌杰;李瀚宇;周海京;;等離子體天線研究與應用進展[J];現(xiàn)代電子技術;2010年05期

5 張德文;等離子體天線[J];航天電子對抗;1997年04期

6 劉良濤,祝大軍,劉盛剛;等離子體天線的原理與設計[J];雷達與對抗;2004年04期

7 劉平;劉黎剛;鄧記才;賈琦;;等離子體天線的發(fā)射特性[J];鄭州大學學報(工學版);2006年03期

8 劉志勇;;等離子體天線研究與發(fā)展概況[J];計算機與網(wǎng)絡;2008年23期

9 劉紅;魏佳羽;李瑞晴;;解讀等離子體天線[J];中國科技信息;2008年02期

10 黃雪峰;陳斌;汪家友;;等離子體天線的基本原理及其構成[J];電子科技;2008年05期

相關會議論文 前3條

1 張洋;何定全;張為;;基型的性能評價研究等離子體天線技術的最新發(fā)展[A];2009年全國天線年會論文集（下）[C];2009年

2 邱景輝;韓雪;林澍;李高飛;;等離子鞭天線仿真分析[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

3 趙建森;張芝濤;俞哲;田一平;;等離子體天線帶寬特性實驗研究[A];第十六屆全國等離子體科學技術會議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學研討會會議摘要集[C];2013年

相關博士學位論文 前3條

1 梁志偉;柱形等離子體天線性能和噪聲機制的研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2008年

2 李學識;基于表面波驅(qū)動的等離子體天線及其陣列技術研究[D];華南理工大學;2010年

3 錢志華;等離子體天線的輻射與散射特性分析[D];南京理工大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳文波;高頻等離子體天線輻射與散射特性的理論研究[D];南華大學;2010年

2 彭天昊;米波寬帶等離子體天線理論及其關鍵設備研究[D];上海交通大學;2015年

3 戴釗陽;基于等離子體的電掃描智能天線研究[D];南京航空航天大學;2011年

4 汪秀;可重構廣角天線及等離子體天線關鍵部件研究[D];上海交通大學;2011年

5 任靜;單極柱形等離子體天線的多物理場研究[D];南華大學;2014年

6 耿紀超;等離子體天線及其陣列的基本性能研究[D];杭州電子科技大學;2013年

7 尹昌剛;等離子體天線的理論與應用研究[D];南京航空航天大學;2009年

8 周雙;等離子體天線陣列的輻射特性研究[D];華南理工大學;2012年

9 梁超;等離子體天線及其射頻作用的FDTD研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2009年

10 陳楠;基于FDTD等離子體天線隱身及輻射性能研究[D];南華大學;2011年

本文編號：2540743