本文選題：等離子體診斷 + 羽流　； 參考：《中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)》2015年碩士論文

【摘要】：微波干涉儀是等離子體電子密度探測的有效方法。利用微波干涉儀可以進(jìn)行推進(jìn)器羽流電子密度的探測。本文針對推進(jìn)器羽流電子密度探測開展研究,首先對等離子體診斷的方法進(jìn)行了分析,對比了幾種常用的電子密度診斷方法。論文介紹了用于等離子體密度探測的微波干涉儀的測量原理和實(shí)現(xiàn)類型;結(jié)合測量原理與測量環(huán)境條件,討論了微波干涉儀設(shè)計及與具體應(yīng)用需求相關(guān)的頻率選擇、診斷干擾等問題。論文重點(diǎn)研究利用微波干涉儀進(jìn)行推進(jìn)器羽流密度測量的反演方法,針對羽流等離子體密度反演的Abel逆變換數(shù)值求解,對離散化法、三次樣條插值法、Hankel-Fourier法以及Nestor-Olsen法等四種方法進(jìn)行仿真分析和比較。分析了噪聲、數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)對結(jié)果的影響,并在此基礎(chǔ)上提出數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟及實(shí)現(xiàn)方法。論文討論了兩次干涉實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了探測系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)和反演算法的有效性。兩次實(shí)驗(yàn)均利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建微波干涉系統(tǒng),以掃頻方式進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)一以管材為被測件進(jìn)行測量,通過反演測量數(shù)據(jù)得到管材的空間位置信息。實(shí)驗(yàn)二為螺旋波等離子體推進(jìn)器地面模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)所用頻率為30GHz-40GHz,實(shí)驗(yàn)中對羽流某截面進(jìn)行徑向掃描,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反演得到該截面的電子密度徑向分布曲線。根據(jù)診斷結(jié)果,被測羽流截面的電子密度在1017m-3量級,峰值達(dá)到1018m-3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提供的算法用于羽流密度反演問題取得了很好的效果。論文給出的羽流模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對后續(xù)的推進(jìn)器研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)計有很大參考價值。
[Abstract]:Microwave interferometer is an effective method to detect electron density of plasma.The electron density of propeller plume can be detected by microwave interferometer.In this paper, the plume electron density detection of propeller is studied. Firstly, the methods of plasma diagnosis are analyzed, and several commonly used electronic density diagnosis methods are compared.Diagnose problems such as interference.In this paper, the inversion method of plume density measurement using microwave interferometer is studied. The numerical solution of the inverse Abel transform of plume plasma density inversion is presented, and the discretization method is applied to measure the plume density.The cubic spline interpolation method is simulated and compared with Hankel-Fourier method and Nestor-Olsen method.The effects of noise and data points on the results are analyzed. Based on this, the data preprocessing steps and implementation methods are proposed.In this paper, two interference experiments are discussed, and the effectiveness of the design index and inversion algorithm of the detection system is verified.In both experiments, the microwave interference system was constructed by vector network analyzer.In the first experiment, the pipe is used as the measured part, and the spatial position information of the pipe is obtained by inversion of the measured data.The second experiment is the ground simulation experiment of helical wave plasma thruster. The frequency of the experiment is 30GHz ~ 40GHz. The radial scanning of a section of plume is carried out in the experiment, and the radial distribution curve of electron density of the section is obtained by using the experimental data.According to the diagnostic results, the electron density of the measured plume cross section is in the order of 1017m-3, with a peak value of 1018m-3.Experimental results show that the proposed algorithm is effective in plume density inversion.The results of the plume simulation experiment are of great reference value for the subsequent research and experimental design of propeller.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.3

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本文編號：1736829