[發明專利]高溫高速等離子體內部磁場分布測量的耐高溫磁場探針

有效

• 申請號: 201910659211.9
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110568386B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 李小平;趙成偉;劉彥明;孫超;劉東林;韓明智;竇超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R33/10
• 分類號: G01R33/10
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發明屬于等離子體檢測技術領域，公開了一種應用于高溫高速等離子體內部磁場分布測量的耐高溫磁場探針。磁場探針，用于接收空間磁場信號及高溫高速等離子體內部磁場信號；支撐固定座，用于固定磁場探針的陶瓷介質及同軸接頭的安裝固定，保護磁場探針免受高速流動的等離子體的沖擊破壞；同軸接頭，用于向磁場探針傳輸信號。本發明解決了常規探針不能適應高溫的問題，探針為共面波導形式，并且探針被耐高溫陶瓷材料包覆，使得探針具有耐高溫性能。探針采用雙環結構，解決了單環不平衡結構造成的測量結果不對稱的問題，并且展寬了頻帶范圍。同時由于磁場探針是蝕刻在介電常數為4.2的介質基板上的，縮小為傳統探針尺寸的倍，提高了探針靈敏度。

技術領域

本發明屬于等離子體檢測技術領域，尤其涉及高溫高速等離子體內部的磁場測量技術。

背景技術

目前，最接近的現有技術主要有以下幾種：

1)簡單的同軸結構，即通過將剛性同軸電纜的外導體剝離，內導體連接一個金屬環，從而可接收磁場信號；

2)Osofsky構建的探針由兩個環組成，其形狀為磁四極，分別用于26.5-40GHz(1989年)以及0.1-0.3GHz(1992年)，但是，這種探針的應用范圍非常局限。

3)1995年，Yingjie Gao和Ingo Wolff設計了一種新型的方形磁場探頭。該磁場探頭可用于平面高頻電路中的磁場分布測量，首先在3×20mm RT Duorid襯底(ε_r＝2.2,h＝0.5mm)上蝕刻探針和短傳輸線，然后將該基片在探頭和傳輸線之間彎曲90°，以測量磁場Z分量。傳輸線連接到半剛性同軸電纜，然后通過SMA轉接頭連接到網絡分析儀。這種探頭采用薄膜技術加工而成，具有制作成本低，工作性能穩定等優點，非常適用于工業應用，但不適合高溫高速等離子體的診斷。

4)1998年，Yingjie Gao和Ingo Wolff又開發了用于測量電場X和Y分量的電偶極子探針。它的頭部為一個電偶極子，尾部為一段共面波導傳輸線。這種結構被蝕刻在1.38mm×7.0mm的陶瓷基片上。偶極臂長100μm，偶極子寬20μm。共面傳輸線的特性阻抗為50Ω，連接到一個50Ω的半剛性同軸電纜上。為了避免傳輸線感應場，傳輸線的中心導體采用不導電膠進行隔離，兩個接地層與銀膠粘合在一起，使探頭信號對稱傳輸。為了確定電子系統輻射的電磁場，2006年D.Baudry,A.Louis,and B.Mazari在IRSEEM(電子嵌入式系統研究所)內開發了一套完全自動的近場探針掃描測量系統。此種探針可適用于高溫介質，但無法適用于高速流動的等離子體。

綜合以上對磁場探針的研究成果，以往各探針均無法適用于高溫高速等離子體流中的診斷，現有技術存在的問題是：磁場探針需要承受短時間(約1秒)的3000K的高溫工作，并且可承受約1馬赫的等離子體流的沖擊。

解決上述技術問題的難度：1)磁場探針需要承受短時間(約1秒)的3000K的高溫工作；2)可承受約1馬赫的等離子體流的沖擊，結構強度需要好。

解決上述技術問題的意義：可對高溫高速等離子體內部進行磁場測量，從而對高溫高速等離子體進行詳細的診斷和測量。對研究高溫等離子體與電磁場的相互作用具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種應用于高溫高速等離子體內部磁場分布測量的耐高溫磁場探針。

本發明是這樣實現的，一種耐高溫磁場探針，所述耐高溫磁場探針設置有：

磁場探針，用于接收空間磁場信號；

支撐固定座，用于固定磁場探針的陶瓷介質及同軸接頭的安裝固定，保護磁場探針免受高速流動的等離子體的沖擊破壞；

同軸接頭，用于向磁場探針傳輸信號。

進一步，所述磁場探針包括探針、探針地、連接線、過渡段、過渡段地、耐高溫陶瓷介質；