[發明專利]一種高功率毫米波強度測量系統標定方法

有效

• 申請號: 202011413842.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112684250B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 夏冬輝;范國垚;王之江
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種高功率毫米波強度測量系統標定方法，屬于毫米波技術領域。方法包括：分別以高功率毫米波輸出口與靶板的幾何中心為基準建立三維直角坐標系；分別在高功率毫米波輸出口與靶板所在平面中設置至少3個標記物；對各個標記物進行成像；基于標記物成像坐標和對應的三維坐標，采用坐標變換計算得到從高功率毫米波輸出口以及靶板變換到相機的成像參數，進而得到高功率毫米波輸出口變換到靶板的旋轉平移關系；根據高功率毫米波輸出口變換到靶板的旋轉平移關系對測量系統進行調整，完成系統標定。本發明方法研制難度低、可靠性高、通用性強，可實現高功率毫米波強度測量系統參數校準并提高測量的精確性。

技術領域

本發明屬于毫米波技術領域，更具體地，涉及一種高功率毫米波強度測量系統標定方法。

背景技術

在磁約束受控核聚變研究領域中，等離子體的加熱方式多種多樣，其中，高功率毫米波因加熱效果好、加熱局域性好等優點，是聚變裝置廣泛使用的一種加熱方式。通常，加熱系統中的高功率毫米波中除了主模信號外，還存在一定比例的雜模信號，這些雜模信號一般會通過熱的方式沉積于系統中，嚴重時會影響系統的正常運行，甚至損壞系統，因此分析高功率毫米波的模式純度信息、進一步降低雜模信號的比例極為重要。

高功率毫米波源回旋管輸出的高功率毫米波的模式純度分析中，最常用的方式為基于相位重構的模式分析方法，該種方法需要測量回旋管輸出的高功率毫米波的強度分布信息，然后進行分析，而能否準確測量回旋管輸出的高功率毫米波的強度分布信息直接決定了模式分析的準確性，進而影響對回旋管的性能判斷，導致不合理的使用。另外，為了進一步降低系統中的雜模信號，提高主模的模式純度，通常在高功率毫米波傳輸系統中會增加光學匹配單元；一般地，光學匹配單元基于回旋管或傳輸線中高功率毫米波的強度分布進行設計，高功率毫米波強度分布的準確測量決定了光學匹配單元性能的可靠性；設計不合理的光學匹配單元不僅不能降低雜模比例、提高主模的模式純度，嚴重時甚至會引起打火，損壞回旋管。由此可見，高功率毫米波強度分布精準測量的重要意義。

目前，常用的高功率毫米波強度測量系統通常包括高功率毫米波輸出口、靶板以及紅外相機幾個主要組成部分，能否精準測量出高功率毫米波強度分布信息與高功率毫米波輸出口、靶板以及紅外相機三者之間的定位息息相關。一般的，在高功率毫米波強度測量系統的參數調節方面，通常只使用激光水平儀、刻度尺或肉眼觀察的手段對高功率毫米波輸出口、靶板以及紅外相機進行空間定位，不能保證定位參數的準確性，從而導致高功率毫米波強度測量不準，使得后續數據處理結果不可靠，引發一系列不可逆轉的嚴重后果。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種高功率毫米波強度測量系統標定方法，其目的在于解決由于無法精確定位高功率毫米波輸出口、靶板以及紅外相機之間的關系而導致高功率毫米波強度分布測量不準的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種高功率毫米波強度測量系統標定方法，包括：

S1.分別以高功率毫米波輸出口與靶板的幾何中心為基準建立三維直角坐標系；其中，高功率毫米波輸出口與靶板所在平面分別位于對應三維直角坐標系中的一個二維平面內；

S2.分別在高功率毫米波輸出口與靶板所在平面中設置至少3個標記物，得到各標記物所對應的三維坐標；

S3.分別對高功率毫米波輸出口和靶板中的標記物進行成像，得到各標記物在相機成像坐標系中的成像坐標值；