[發明專利]一種大氣聲場模擬裝置及其電磁散射特性測試方法

有效

• 申請號: 202011450321.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112611921B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 賀新毅;高偉;張元;米曉林
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01S7/41
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

本發明涉及一種大氣聲場模擬裝置及其電磁散射特性測試方法，所述大氣聲場模擬裝置包括：泡沫支架；多個泡沫板，各個泡沫板按相同的間隔豎直且平行的固定在所述泡沫支架上。利用該裝置，進行電磁散射特性測試，其具體方法包括以下步驟：S1：根據待分析聲波強度特征選擇泡沫板密度；S2：根據待分析聲波波長設計泡沫板周期結構，制作大氣聲場模擬裝置；S3：計算測試參數，包括需要入射的電磁波波長、角度；S4：開展大氣聲場模擬裝置的散射場測試；S5：大氣聲場模擬裝置散射場測試數據后處理。其優點在于，使用泡沫材料板模擬穩定的聲場結構，避免直接測試大氣聲場帶來的不確定性。

技術領域

本發明所涉及的是電磁散射測試領域，尤其涉及一種大氣聲場電磁相干散射原理模擬測試技術。

背景技術

聲波作為一種機械波，在大氣中傳播時壓縮空氣，使大氣形成密度周期性變化的聲場。以這種大氣聲場作為散射體，分析其電磁散射特性，可以得到Bragg相干散射增強、多普勒頻移等散射特性。目前，在多種對空雷達探測中，需要利用大氣聲場的電磁散射特性達到探測目的。典型的應用案例有：無線電聲波探測系統(RASS)，用于測量直至低平流層高度(約20km)的大氣溫度剖面，也可用于底層氣象觀測；民航飛機尾流微波雷達探測，以保障機場飛機安全間距；對流程散射通訊；高超聲速飛行器噪聲場的雷達反隱身探測等。聲場擾動大氣氣團屬于極低散射體，而且易受風場、溫度、氣壓等氣象量的影響，極其不穩定，直接進行外場電磁散射測量難以控制，難以排除影響因素，難以分析得到大氣聲場散射特征。所以，需要通過傳統材料接近空氣的介電常數，模擬大氣聲場結構，設計實驗室可控制的待測體，達到原理驗證的目的。

本發明介紹一種大氣聲場模擬裝置及其電磁散射特性測試方法，用于分析大氣聲場Bragg散射特性。由于聲波擾動造成空氣介電常數變化微小，一般介質材料不能滿足介電常數要求。聚苯乙烯泡沫(EPS)塑料成分中的97％是空氣或其它氣體，只有3％是塑料成分，所以介電常數跟空氣非常接近。隨著密度的降低，聚苯乙烯泡沫材料的相對介電常數降低，密度為32.04kg/m³的聚苯乙烯泡沫塑料的相對介電常數為1.037；密度為16.02kg/m³時相對介電常數為1.019。本專利使用空氣中周期性排列的聚苯乙烯泡沫塑料平板模擬大氣聲場，在微波暗室中使用以矢量網絡分析儀為核心的低散射目標散射場測試系統測試模擬聲場的散射特性。

在檢索到的國內外公開及有限范圍發表的文獻中，有論文研究重載低散射泡沫支架系統，對泡沫材料的電磁散射特性做了研究，認為聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫具有大承重和低電磁散射特性，可用于散射測試中的承重支架。在可檢索到的文獻中，沒有使用泡沫材料模擬空氣壓縮體的報道，也沒有開展大氣聲場實驗室內模擬試驗的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大氣聲場模擬裝置及其電磁散射特性測試方法，用于分析大氣聲場作為散射體的電磁散射特性，分析布拉格相干散射增強、多普勒頻移等散射特性，從而指導需要利用大氣聲場相干電磁散射特性的多種雷達探測應用。

為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題采用以下技術方案：

提供一種大氣聲場模擬裝置，用于大氣聲場電磁相干散射特性原理驗證試驗。

所述大氣聲場模擬裝置包括：

泡沫支架；

多個規格相同的泡沫板，各個泡沫板按相同的間隔豎直且平行的固定在所述泡沫支架上。

其中，各個所述泡沫板的密度與需模擬的大氣聲場中的聲波強度相匹配，聲波強度越強相應的選用的泡沫板的密度越大，且泡沫板的相對介電常數與泡沫板的密度成正相關關系。

進一步地，多個所述泡沫板的周期的大小與需模擬的大氣聲場中的聲波波長的大小相等，所述周期的大小等于相鄰兩個泡沫板的前沿面之間的距離。

優選地，所述泡沫支架材質包括：聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫。