[發明專利]一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統

在審

• 申請號: 202110330237.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113125794A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 石中兵;蔣敏;陳偉;鐘武律;楊曾辰;施培萬
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01P3/64
• 分類號: G01P3/64
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于微波診斷及靶丸速度測量領域，具體涉及一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統，該系統包括雙諧振鎖相環回路、靶丸運動單元和速度檢測單元，其中雙諧振鎖相環回路包括第一諧振鎖相環回路和第二諧振鎖相環回路，靶丸運動單元、雙諧振鎖相環回路和速度檢測單元依次連接。本發明通過選擇合適的諧振腔尺寸，將第一諧振鎖相環回路和第二諧振鎖相環回路的輸出微波鎖相在不同的頻率，通過用寬帶高采樣的示波器監測靶丸依次經過第一諧振腔和第二諧振腔時引起兩次頻率擾動的時刻，進而獲得靶丸的運動速度。

技術領域

本發明屬于微波診斷及靶丸速度測量領域，具體涉及一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統。

背景技術

由氣動、爆炸或超高速撞擊等推動的靶材或彈丸將產生非常高的速度，可達到幾到幾十馬赫以上。由于靶丸的速度非常快，且尺寸小，有的還在密封管道內高速飛行，使得速度測量的難度非常大。現有的超高速靶丸速度測量方法主要包括激光測速、高速照像測量以及利用靶丸粒子撞擊時間差等方法。激光測速法是在靶丸飛行路徑上測量兩點，獲得飛行的時間差。但激光對測量環境要求較高，且不適合于靶丸尺寸遠小于激光束寬度的情況。高速照像測量利用高速相機獲得粒子飛行的軌跡圖像，但其受相機的時間和空間分辨率參數限制，不能測量非常高速的小尺寸靶丸。靶丸撞擊法為測量其撞擊瞬間產生的聲音或光或粒子信號，但其將破裂靶丸的原有運動，不能實時測量。

因此需要提供一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統，以解決現有技術存在的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統，該系統基于靶丸兩次通過諧振腔時，由于靶丸進入諧振腔造成腔體發生變化，從而引起諧振鎖相環回路輸出頻率發生跳變，通過計算兩次頻率跳變的時間差可獲得靶丸的運動速度。

實現本發明目的的技術方案：

一種基于微波雙諧振腔技術的靶丸速度測量系統，該系統包括雙諧振鎖相環回路、靶丸運動單元和速度檢測單元，其中雙諧振鎖相環回路包括第一諧振鎖相環回路和第二諧振鎖相環回路，靶丸運動單元、雙諧振鎖相環回路和速度檢測單元依次連接。

所述的第一諧振鎖相環回路包括第一諧振腔、第一微波放大器和第一功分器，所述第一諧振腔輸出端與第一微波放大器的輸入端連接，第一微波放大器的輸出端與第一功分器的輸入端連接，第一功分器的第一輸出端與第一諧振腔輸入端連接，第一功分器的第二輸出端用于微波輸出。

所述的第二諧振鎖相環回路包括第二諧振腔、第二微波放大器和第二功分器。所述第二諧振腔輸出端與第二微波放大器的輸入端連接，第二微波放大器的輸出端與第二功分器的輸入端連接，第二功分器的第一輸出端與第二諧振腔輸入端連接，第二功分器的第二輸出端用于微波輸出。

所述的靶丸運動單元包括靶丸、靶丸輸入口、靶丸運動管道和靶丸輸出口。靶丸輸入口置于第一諧振腔的一端，靶丸運動管道的兩端分別連通第一諧振腔的另一端和第二諧振腔的一端，靶丸輸出口置于第二諧振腔的另一端。

所述的速度檢測單元包括混頻器、濾波器、中頻放大器和示波器/時間分析器。混頻器的兩個輸入端分別與第一功分器的第二輸出端和第二功分器的第二輸出端連接，混頻器的輸出端依次與濾波器、中頻放大器和示波器/時間分析器連接。

所述的雙諧振鎖相環回路還包括調節諧振腔阻抗的第一調配器和第二調配器，所述第一調配器位于第一功分器的第一輸出端和第一諧振腔輸入端之間，所述第二調配器位于第二功分器的第一輸出端和第二諧振腔輸入端之間。

所述的雙諧振鎖相環回路還包括用于調整相位的第一移相器和第二移相器，所述第一移相器位于第一調配的輸出端和第一諧振腔輸入端之間，所述第二移相器位于第二調配器的輸出端和第二諧振腔輸入端之間。