[發(fā)明專利]非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010876812.8
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111965436B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高勇;李恩;高沖;張?jiān)迄i;李燦平;黃林
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發(fā)明提供一種非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法，包括高功率脈沖微波信號源、耦合電探針、聚四氟乙烯軟管、微波吸收劑、光纖超聲探頭、示波器、微波諧振腔；將微波諧振腔設(shè)置為規(guī)則諧振腔，推算出微波耦合劑所在區(qū)域電場強(qiáng)度E₀，通過示波器讀取超聲波信號幅值B₀，將E₀、B₀帶入微波電場強(qiáng)度與超聲波信號幅度關(guān)系模型公式E＝a×B即可得到待定系數(shù)a的數(shù)值，將規(guī)則諧振腔更換為非規(guī)則的諧振腔，將檢測到的超聲波信號幅值B信息帶入上述公式，從而反演得到非規(guī)則諧振腔的內(nèi)部電場強(qiáng)度E；本發(fā)明本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)異型諧振腔內(nèi)電場強(qiáng)度準(zhǔn)確提取，為強(qiáng)微波電場對材料微波性能影響機(jī)理深入研究提供了基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波測量的應(yīng)用領(lǐng)域，涉及微波諧振腔(microwave cavity)。

背景技術(shù)

微波諧振腔是一種工作在微波頻率下的諧振元件，具有存儲電磁能量及頻率選擇等特征。由于能量信號在諧振腔內(nèi)呈現(xiàn)駐波狀態(tài)，并且沒有輻射損耗，故具有較高的品質(zhì)因素。微波諧振腔常用來構(gòu)建強(qiáng)微波場環(huán)境，用來調(diào)查不同材料微波性能隨微波場強(qiáng)度變化的演變機(jī)理。因此，準(zhǔn)確獲取待測樣品所在區(qū)域微波場強(qiáng)對于利用諧振腔研究材料微波性能來說至關(guān)重要。

一般來說，對于規(guī)則形狀的諧振腔，可以根據(jù)經(jīng)典電磁理論進(jìn)行推導(dǎo)反演得到諧振腔內(nèi)部局部區(qū)域的電場強(qiáng)度分布，因此，大多數(shù)情況下利用規(guī)則結(jié)構(gòu)的諧振腔可以很方便的對材料的微波性能進(jìn)行研究。但是，有時(shí)候?yàn)榱颂岣呶⒉艿睦眯剩枰獙σ?guī)則的諧振腔進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，如通過局部電場壓縮或者加載電容結(jié)構(gòu)等方式使得微波諧振腔局部區(qū)域的電場得到大幅度提高，此時(shí)由于諧振腔的形狀發(fā)生了不規(guī)則變化，此時(shí)利用經(jīng)典電磁理論難以直接計(jì)算出區(qū)域電場強(qiáng)度。

對于形狀非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度的獲取方式最常用的方式是利用耦合傳感器(電探針)將所需區(qū)域的電場耦合出諧振腔再進(jìn)行反演求解。當(dāng)所測區(qū)域電場較弱時(shí)，雖然電探針為金屬特性，其對腔內(nèi)的擾動(dòng)較小，一般可以忽略其對區(qū)域電場強(qiáng)度的影響；但是，異型諧振腔往往都是為了提高諧振腔內(nèi)部局部區(qū)域電場強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的，也就是說諧振腔內(nèi)所測區(qū)域電場強(qiáng)度較強(qiáng)，此時(shí)即使電探針的尺寸較小，也會對區(qū)域電場強(qiáng)度造成較大影響，使得區(qū)域電場強(qiáng)度的測量誤差不可忽略。本發(fā)明系統(tǒng)將通過引入非金屬特性的光纖超聲傳感器，根據(jù)脈沖微波可以激勵(lì)微波吸收體產(chǎn)生超聲信號的原理，建立了一種可以實(shí)現(xiàn)非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度標(biāo)定的方法及系統(tǒng)。由于光纖超聲傳感器體積小、非金屬特性的特點(diǎn)，當(dāng)其插入到諧振腔待測區(qū)域時(shí)，其對諧振腔內(nèi)的電場分布的擾動(dòng)非常小，可以忽略不計(jì)，因此可以利用光纖超聲傳感器實(shí)現(xiàn)非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度的高精度獲取。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過引入光纖超聲傳感器、微波耦合劑等，組建了非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度標(biāo)定系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了非規(guī)則諧振腔內(nèi)部強(qiáng)微波電場的有效提取，為強(qiáng)微波電場環(huán)境下材料的微波性能研究提供了有效的基礎(chǔ)條件。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種非規(guī)則諧振腔內(nèi)部電場強(qiáng)度標(biāo)定系統(tǒng)，包括高功率脈沖微波信號源1、耦合電探針2、聚四氟乙烯軟管3、微波吸收劑4、光纖超聲探頭5、示波器6、微波諧振腔7；高功率脈沖信號源1通過同軸電纜與耦合電探針2連接，微波能量通過耦合探針2注入諧振腔7內(nèi)；微波吸收劑4盛放在聚四氟乙烯軟管3內(nèi)，光纖超聲探頭5直接插入聚四氟乙烯軟管3中并與微波吸收劑4接觸，光纖超聲探頭5、微波吸收劑4、聚四氟乙烯軟管3整體置于微波諧振腔7待測電場區(qū)域；光纖超聲探頭5通過同軸電纜與示波器6連接，高功率脈沖微波信號源1的峰值功率大于1000W。

作為優(yōu)選方式，光纖超聲探頭5和微波吸收劑4的總體積為V₁，微波諧振腔7的體積為V₂，V₁：V₂遠(yuǎn)小于1:1000。這樣能降低光纖探頭和微波吸收劑對諧振腔的擾動(dòng)。