CN101609114A - 用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法，涉及检测技术，包括步骤：A)在有多数个等容积凹坑的塑料基板上的每一凹坑内充入毫米波损耗介质；B)将检测板置于毫米波回旋管部件输出波导的正下方，对检测板进行毫米波辐照；C)同时，利用热成像仪对检测板进行实时热成像，以得到回旋管部件输出波导电磁场模式的空间分布热像图；D)将电磁场模式的空间分布热像图提供给研究人员进行实验验证分析。本发明方法具有灵敏度高、操作方便、电磁场模式可视化、图像清晰对比高等优点，适用于对毫米波回旋管部件的理论设计进行实验验证。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，是一种用于毫米波回旋管设计过程中输入耦合器、输出腔等部件输出电磁场模式的可视化检测方法，便于对毫米波回旋管部件的理论设计进行实验验证。
背景技术
回旋管放大器是产生高功率毫米波的电真空器件，是电子对抗、精密制导和高分辨率成像雷达等应用的核心部件。在回旋管放大器设计过程中，对输入耦合器、输出腔的输出电磁场工作模式都有特定要求，检验这些部件输出电磁场模式是否与理论设计相符，对回旋管放大器的成功研制具有至关重要的意义。过去，人们曾用一种特殊的变色液晶片进行检测。这种液晶片由基体塑料薄膜a、毫米波吸收涂层b、变色液晶c三部分组成，如图3所示。毫米波吸收涂层b内均匀分布着碳化硅颗粒或者石墨等毫米波损耗介质，它们吸收毫米波能量后，温度升高，之后促使变色液晶颜色发生变化，温度不同，液晶所呈现的颜色也不同，从而显示出空间的电磁场分布情况。这种液晶片上的损耗介质由于是连续分布，在热传导的作用下温度将趋于均一化。随着毫米波辐照时间的增加，损耗介质层整体温度升高，液晶的颜色不断变化，如果温度升高超过变色液晶的有效工作温度，整个液晶片上的颜色将趋于一致，颜色的差异性相差很小，将失去电磁场分布检测的意义。此外这种液晶片还存在不易制备的缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法，对毫米波回旋管设计过程中输入耦合器、输出腔等部件输出电磁场模式进行可视化检测，有利于对这些部件的理论设计进行实验验证。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法，其包括步骤：
A)在有多数个等容积凹坑的塑料基板上的每一凹坑内充入毫米波损耗介质；
B)将检测板置于毫米波回旋管部件输出波导的正下方，对检测板进行毫米波辐照；
C)同时，利用热成像仪对检测板进行实时热成像，以得到回旋管部件输出波导电磁场模式的空间分布热像图；
D)将电磁场模式的空间分布热像图提供给研究人员进行实验验证分析。
所述的电磁场模式可视化检测方法，其所述A)步的有多数个等容积凹坑的塑料基板，塑料基板为方形或圆形，是在塑料基板上表面制备出多数个相互等间距、等容积的圆形凹坑；凹坑的大小和疏密分布决定了检测板对电磁场分布的空间检测分辨率。
所述的电磁场模式可视化检测方法，其所述A)步中，毫米波损耗介质为水，充入凹坑内的量，与凹坑容积相等。
本发明与现有技术相比，采用相互相对热绝缘的毫米波吸收凹坑和高毫米波损耗正切的水制作检测板，使用高分辨率热成像仪进行电磁场分布成像，制作简便，操作方便，灵敏度更高，热成像图片对比度和清晰度更好，有利于复杂电磁场模式的识别。它适用于对毫米波回旋管部件输出电磁场模式的理论设计进行实验验证。
附图说明
图1为本发明方法的电磁场模式可视化检测工作示意图；
图2为本发明方法的检测板结构示意图，其中，左图为检测板顶视图，右图为检测板横截面示意图；
图3为已有变色液晶片的结构示意图。
具体实施方式
参照图1、2，本发明用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法，使用的检测板，包括具有很低毫米波损耗正切的塑料基板1和具有很高毫米波损耗正切的毫米波损耗介质2，以及高分辨率热像仪3。塑料基板1上加工了直径为D、间距为d1的等容积凹坑，凹坑内充填等量的毫米波损耗介质2：水。塑料基板1可以为方形或圆形。由于塑料基板1热导率低，可以保持凹坑之间处于相对热绝缘状态，凹坑之间间距d1和凹坑相距塑料基板1底面的距离d2不能太小，需要保持一定距离，提高凹坑之间的相对热绝缘程度，有利于提高电磁场分布热成像的对比度和清晰度。水相对于碳化硅颗粒、石墨等毫米波损耗介质来说，毫米波损耗更大。凹坑内充填水，可以提高检测板对毫米波辐照响应的灵敏度。凹坑直径D越小，间距d1越小，检测板对电磁场空间分辨率越高。圆形凹坑的直径D和它们之间的间距d1不宜太小。凹坑直径D太小，由于表面张力作用将导致加入水困难；凹坑间距d1太小，将导致凹坑之间相对热绝缘程度降低，不利于提高热成像的清晰度和对比度。圆形凹坑的直径D和它们之间的间距d1也不能过大，过大将降低检测板对电磁场分布的空间分辨率。工作时，将凹坑内充填上与凹坑等容积的水，将其放置在毫米波回旋管部件输出波导4的下方，一边进行毫米波辐照，一边利用高分辨率热成像仪3进行实时观测，即可获得回旋管部件输出电磁场模式的垂直于传输方向上的电磁场分布图。利用得到的电磁场分布图即可对回旋管部件的理论设计进行实验验证。
本发明以图1所示的方案实现。在一块方形或者圆形的塑料基板1上加工直径为D、间距为d1的等容积圆形凹坑。在凹坑中加入等量的水，即制备完成了电磁场模式可视化检测板。将检测板放置在毫米波回旋管部件输出波导4的正下方，在进行毫米波辐照的同时，利用高分辨率热成像仪3对检测板进行实时热成像，即可得到回旋管部件输出波导电磁场模式的空间分布热像图，从而实现对回旋管部件理论设计进行实验验证的目的。
实施例：
使用L＝100mm，厚度为5mm的方形塑料板，在其上表面按照D＝3mm，d1＝1mm，d2＝2mm加工多数个等容积凹坑；在凹坑内充填与凹坑等容积的水，即制备完成了电磁场模式可视化检测板。
Claims (3)
1、一种用于毫米波回旋管设计的电磁场模式可视化检测方法，其特征在于，包括步骤：
A)在有多数个等容积凹坑的塑料基板上的每一凹坑内充入毫米波损耗介质；
B)将检测板置于毫米波回旋管部件输出波导的正下方，对检测板进行毫米波辐照；
C)同时，利用热成像仪对检测板进行实时热成像，以得到回旋管部件输出波导电磁场模式的空间分布热像图；
D)将电磁场模式的空间分布热像图提供给研究人员进行实验验证分析。
2、根据权利要求1所述的电磁场模式可视化检测方法，其特征在于，所述A)步的有多数个等容积凹坑的塑料基板，塑料基板为方形或圆形，是在塑料基板上表面制备出多数个相互等间距、等容积的圆形凹坑；凹坑的大小和疏密分布决定了检测板对电磁场分布的空间检测分辨率。
3、根据权利要求1所述的电磁场模式可视化检测方法，其特征在于，所述A)步中，毫米波损耗介质为水，充入凹坑内的量，与凹坑容积相等。
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