[發(fā)明專利]一種諧振腔軸向電場測量裝置以及測量方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710860884.1 | 申請日： | 2017-09-21 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107589313B | 公開（公告）日： | 2023-08-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡桐寧;魯垚;馮光耀;楊軍;袁雅婷 | 申請（專利權(quán)）人： | 華中科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01R29/14 | 分類號(hào)： | G01R29/14 |
| 代理公司： | 華中科技大學(xué)專利中心 42201 | 代理人： | 廖盈春;李智 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 諧振腔 軸向 電場 測量 裝置 以及 測量方法 | ||
1.一種諧振腔軸向電場測量裝置，其特征在于，包括：
第一滑輪(5)、第二滑輪(6)、第三滑輪(12)、第四滑輪(13)、牽引線、主體框架(1)、微擾體(10)、激勵(lì)模塊、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(4)、環(huán)境監(jiān)測模塊以及分析模塊；
所述主體框架(1)設(shè)有上橫梁和下底座，所述上橫梁和所述下底座平行設(shè)置，所述下底座上表面和所述上橫梁下表面均設(shè)有導(dǎo)軌，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(4)安裝于所述下底座上，所述第一滑輪(5)與驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)連接，所述第二滑輪(6)位于下表面上導(dǎo)軌上，所述第三滑輪(12)和所述第四滑輪(13)位于上橫梁下表面上的導(dǎo)軌上，且所述第一滑輪(5)、所述第二滑輪(6)、所述第三滑輪(12)和所述第四滑輪(13)位于同一平面；所述第一滑輪(5)、第二滑輪(6)、第三滑輪(12)和第四滑輪(13)通過呈環(huán)形的牽引線連接；
所述第二滑輪(6)和所述第四滑輪(13)之間豎直放置的牽引線位于待測諧振腔的中心線上，所述微擾體(10)固定于所述第二滑輪(6)和所述第四滑輪(13)之間的牽引線上，用于改變待測諧振腔內(nèi)諧振頻率同時(shí)不破壞待測諧振腔內(nèi)場強(qiáng)分布；所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(4)用于驅(qū)動(dòng)第一滑輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)所述牽引線移動(dòng)，使所述微擾體(10)沿著諧振腔中心線移動(dòng)，保證所述微擾體(10)運(yùn)動(dòng)軌跡與待測諧振腔中心線的同軸度；
所述激勵(lì)模塊用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)并采集所述微擾體位于不同位置的反饋信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)作用于待測諧振腔上使諧振腔諧振；
所述環(huán)境監(jiān)測模塊用于監(jiān)測環(huán)境信息；
所述分析模塊，其第一輸入端與所述激勵(lì)模塊的輸出端連接，其第二輸入端與所述環(huán)境監(jiān)測模塊的輸出端連接，用于根據(jù)微擾體位于不同位置的反饋信號(hào)和環(huán)境信息獲得待測諧振腔內(nèi)軸向場強(qiáng)。
2.如權(quán)利要求1所述的諧振腔軸向電場測量裝置，其特征在于，在所述主體框架(1)的下底座上設(shè)有多個(gè)螺紋孔，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的位置，保證所述第一滑輪(5)、所述第二滑輪(6)、所述第三滑輪(12)和所述第四滑輪(13)位于同一平面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的諧振腔軸向電場測量裝置，其特征在于，諧振腔軸向電場測量裝置還包括張緊輪(7)，其安裝于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上；呈環(huán)形的牽引線套于所述張緊輪上，張緊輪用于提高牽引線與各個(gè)滑輪之間的摩擦力。
4.如權(quán)利要求1所述的諧振腔軸向電場測量裝置，其特征在于，所述分析模塊包括：
參數(shù)轉(zhuǎn)化單元，其輸入端作為分析模塊的輸出端連接，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)真空狀態(tài)下諧振頻率和所述環(huán)境信息獲得當(dāng)前環(huán)境下諧振頻率；以及
電場數(shù)值獲取單元，其第一輸入端與參數(shù)轉(zhuǎn)化單元的輸出端連接，其第二輸入端作為分析模塊的第二輸入端，用于根據(jù)所述不同位置的反饋信號(hào)和所述當(dāng)前環(huán)境下諧振頻率獲得諧振腔不同位置的軸向場強(qiáng)。
5.如權(quán)利要求1所述的諧振腔軸向電場測量裝置，其特征在于，所述微擾體(10)為導(dǎo)電材料。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的諧振腔軸向電場測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1通過讓激勵(lì)信號(hào)作用于待測諧振腔內(nèi)使諧振腔內(nèi)發(fā)生諧振；
S2通過讓第一滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)單位角度使微擾體在待測諧振腔內(nèi)移動(dòng)單位步長；
S3采集微擾體移動(dòng)單位步長后激所述激勵(lì)信號(hào)返回的反饋信號(hào)，并根據(jù)諧振腔標(biāo)準(zhǔn)真空狀態(tài)下諧振頻率和環(huán)境信息獲得諧振腔當(dāng)前環(huán)境下諧振頻率；
S4根據(jù)所述諧振腔當(dāng)前環(huán)境下諧振頻率和當(dāng)前位置的反饋信號(hào)獲得當(dāng)前位置軸向場強(qiáng)；
S5判斷微擾體移動(dòng)步數(shù)是否大于設(shè)定移動(dòng)步數(shù)，若是，則輸出諧振腔的軸向場強(qiáng)分布數(shù)據(jù)，否則，返回步驟S2。
7.如權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于，根據(jù)公式獲得當(dāng)前環(huán)境下諧振頻率；
其中，fr為當(dāng)前環(huán)境下諧振腔的諧振頻率，f0為真空下諧振腔的諧振頻率，εr為當(dāng)前環(huán)境下的相對介電常數(shù)，ΔfT是測試溫度不同于腔體工作溫度時(shí)引起的頻率變化。
8.如權(quán)利要求6或7所述的測量方法，其特征在于，根據(jù)公式獲得當(dāng)前位置軸向場強(qiáng)；
其中，f為微擾體位于當(dāng)前位置時(shí)諧振腔的諧振頻率，fr為當(dāng)前環(huán)境下諧振腔的諧振頻率，W激勵(lì)信號(hào)的功率，Δε為微擾體的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)的差值，V'為微擾體體積。
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