基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法技术

本发明专利技术公开了基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法，通过宽带扫频天线发射一定频带宽度内的多个频点电磁波，得到由等离子体引起的各个频率的反射信号的复反射系数，再根据波阻抗理论由复反射系数与介电常数间的关系求得介电常数的倒数，然后由介电常数的倒数得到等离子体特征频率并反推出电子密度，最后通过求解介电常数的倒数极值点反推出碰撞频率。本发明专利技术基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法，诊断仪器的小型化，诊断仪器构成简单、对使用环境适应性广且仪器小型化，有利于在机载系统中被采用，并且无介入性，可多次重复使用，可同时在线诊断电子密度和碰撞频率。时在线诊断电子密度和碰撞频率。时在线诊断电子密度和碰撞频率。

【技术实现步骤摘要】
基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法


[0001]本专利技术属于等离子体诊断
，涉及基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法。

技术介绍

[0002]高速飞行器以几倍马赫数甚至十几倍马赫数在大气层内飞行时，飞行器对空气的挤压以及飞行器表面与空气产生的高速摩擦，产生高温，造成飞行器机体表面材料以及空气中的气体分子发生不同程度的离解反应，形成等离子体，并包覆在飞行器四周形成等离子体鞘套。等离子体鞘套会对在其中传播的电磁波表现出吸收、散射、反射等特性，使得通信质量恶化，严重时将产生黑障现象，飞行器与外界的通信联络被完全中断。
[0003]为了削弱甚至解决黑障现象，便需要能够对等离子体鞘套参数进行诊断分析，其中以电子密度和碰撞频率这两个参数最为重要。目前针对等离子体鞘套参数的诊断方法主要有朗缪尔探针法、微波反射法、光谱法和激光诊断法等。其中，(1)朗缪尔探针又称静电探针，是一种介入式诊断方法，将由导电金属制成的针头深入等离子体内部，测量等离子体的伏安特性曲线，从而计算获得等离子体鞘套内部参数，但朗缪尔探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，宽带扫频天线对等离子体发射设定频带宽度内的n个频点电磁波f
i
，i＝1,2,
…
,n，由测量接收的各个频点电磁波的回波损耗R
ai
计算得到n个频点电磁波由等离子引起的真实复反射系数R
i
；S2，根据波阻抗理论并忽略等离子体内部微小反射信号，由等离子引起的真实复反射系数R
i
与相对应的相对介电常数的关系，得到相对应的相对介电常数的倒数，每个相对介电常数的倒数分为实部a(ω)和虚部b(ω)，以n个反射信号频点对应的频率ω为横坐标，对应的n个实部a(ω)为纵坐标，建立a(ω)曲线，在a(ω)曲线的纵坐标即n个实部a1，a2，...，a
n
中找出极小值a
i
与极大值a
j
，从极小值到极大值范围内的实部值a
i
，...，a
j
构成限定反解区域，在限定反解区域找出a
i
到a
j
中与直线a＝1相交的点，该点对应横坐标即为等离子体特征频率ω
p
；S3，根据等离子体特征频率ω
p
与等离子体电子密度n
e
的函数关系，反解得到等离子体电子密度n
e
；S4，对a(ω)曲线求ω的导数，得到求导曲线，在求导曲线中，a(ω)的极大值点与极小值点分布在直线ω＝ω
p
的两侧，根据求解出求导曲线在直线ω＝ω
p
右侧的极值点ω
ri
；S5，将S4得到的直线ω＝ω
p
右侧的极值点ω
ri
代入下式，反解出待定的等离子体碰撞频率v
ei
：S6，将S5得到的待定的等离子体碰撞频率v
ei
代入下式，解出求导曲线在直线ω＝ω
p
左侧的极值点ω
li
；S7，把求导曲线在直线ω＝ω
p
左侧的极值点ω
li
代入下式并判断是否成立，若等式成立说明等离子体碰撞频率v
e
＝v
ei
，若等式不成立则S5得到的待定的等离子体碰撞频率v
ei
无效，将ω
r(i+1)
代入S5继续反解得到碰撞频率v
e(i+1)
，直至S6得到的求导曲线在直线ω＝ω
p
左侧的极值点代入下式且成立，反解出离子体碰撞频率v
e
；2.根据权利要求1所述的基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法，其特征在于，S1中，所述由测量接收的各个频点电磁波的回波损耗R
ai
计算得到n个频点电磁波由等离子引起的真实复反射系数R
i
，具体为：
S11，宽带扫频天线对空发射设定频带宽度内的n个频点电磁波f
i
，i＝1,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，董鹏，李小平，谢楷，权磊，陈燕扬，李瑾，刘彦明，
申请(专利权)人：北京临近空间飞行器系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：