CN106524933A - 一种辐射端口加载金属反射面的微波探头 - Google Patents

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徐杰
殷俊
王培顺
翁新全
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

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Abstract

本发明公开一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，在微波探头辐射端口增加信号反射面，信号反射面作为参考面，信号反射面反射部分信号，信号反射面的反射信号作为参考信号。本发明可以获得被测物距离探头端面的绝对距离，减小因环境温度变化导致的相位变化带来的误差，提高测试精度。

Description

一种辐射端口加载金属反射面的微波探头
技术领域
本发明涉及相位法微波测距系统，尤其是指一种辐射端口加载金属反射面的微波探头。
背景技术
相位法微波测距系统是通过计算反射信号与参考信号的相位差，并根据波长与相位的关系将相位值转化为距离值。反射信号来源于被测物表面反射，而参考信号则位于微波测距系统后端。微波探头作为微波测距系统的最前端部件，主要作用在于发射和接收微波信号。现有技术中，普通的微波探头，一般要求具有较高的发射效率，即能量要顺利发射出去，微波探头的输入反射系数越小越好，正向传输系数越大越好。
由于参考信号位于微波测距系统后端，参考信号与反射信号的相位差转换成的距离值不能直接代表探头与被测物的绝对距离，探头辐射端口无反射参考面，需要通过相位延迟线调节探头辐射端口初始相位或者通过标定相位与距离的关系来得到绝对距离，以上方法使得微波测距系统较为复杂，并且使用环境温度变化会导致微波测试系统传输线缆的相位发生变化，将导致参考信号和反射信号相位都发生变化，二者的相位差也发生变化，已标定的相位和距离的关系值不能准确对应，由此将带来较大的测试误差甚至错误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，以获得被测物距离探头端面的绝对距离，减小因环境温度变化导致的相位变化带来的误差，提高测试精度。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，在微波探头辐射端口增加信号反射面，信号反射面作为参考面，信号反射面反射部分信号，信号反射面的反射信号作为参考信号。
进一步，所述信号反射面为金属反射面。
进一步，在微波探头辐射端口加载中间设置通孔的金属环，金属环的通孔的口径小于微波探头辐射端口的口径，金属环的内边缘与外边缘之间为金属反射面；信号部分由金属反射面反射，部分由金属环的通孔辐射出去。
进一步，微波探头为圆柱形探头，对应地，金属环为金属圆环，金属圆环之间设置圆孔，金属圆环的外边缘与微波探头辐射端口的外壳贴合。
采用上述方案后，本发明在微波探头辐射端口增加一个信号反射面，信号反射面作为参考面，此参考面一方面能使得一部分能量穿透发射出去，一方面会反射部分能量作为参考信号。在微波探头辐射端口前端加载信号反射面后，相当于将参考相位面前移，不论后端线缆相位如何变化，参考面反射信号与叶片反射信号相位差不变或影响很小，以此减小因环境温度变化带来的影响，提高测试系统精度。
本发明可以用于基于相位法测试航空发动机叶尖间隙微波测试系统，微波探头是微波测试系统的重要组成部分，为准确测得微波探头与航空发动机叶片的绝对距离，即叶尖间隙，在微波探头辐射端口增加一个金属反射面，作为参考面，将金属反射面的反射信号作为参考信号，计算此参考信号相位值与叶尖反射信号相位值之差，并将相位差转化为距离值，此距离即为绝对叶尖间隙值。另一方面，测试系统使用环境温度变化会导致线缆介电常数变化，从而引起传输信号相位变化。加载金属反射面以后，由于参考信号位于探头辐射端口，传输线缆相位变化不影响反射信号与此参考信号之差，所以加载金属反射环还可以减小因温度变化带来的测试误差，提高系统测试精度。
可以在微波探头端口加载一个类似圆环的结构，中间是通孔，此圆环内径小于探头口径，这样一部分能量将在探头端口处反射回去，作为参考信号，另一部分能量通过中间的通孔辐射出去，反射信号也将通过此通孔被微波探头接收。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明的局部分解图；
图4是本发明金属圆环的结构示意图；
图5是本发明金属圆环的剖视图。
标号说明
微波探头1 辐射端口11
金属环2 通孔21
反射面22 内边缘23
外边缘24。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
请参阅图1至图5所述，本发明揭示的一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，在微波探头1辐射端口增加信号反射面，信号反射面作为参考面，信号反射面反射部分信号，信号反射面的反射信号作为参考信号。所述信号反射面为金属反射面。
本实施例中，在微波探头1辐射端口加载中间设置通孔21的金属环2，金属环2的通孔21的口径小于微波探头1辐射端口11的口径，金属环2的内边缘23与外边缘24之间为金属反射面22，如图2及图4所示；信号部分由金属反射面22反射，部分由金属环2的通孔21辐射出去。
本发明可以用于基于相位法测试航空发动机叶尖间隙微波测试系统，微波探头是微波测试系统的重要组成部分，为准确测得微波探头与航空发动机叶片的绝对距离，即叶尖间隙。在微波探头1辐射端口11增加一个金属反射面22，作为参考面，将金属反射面22的反射信号作为参考信号，计算此参考信号相位值与叶尖反射信号相位值之差，并将相位差转化为距离值，此距离即为绝对叶尖间隙值。另一方面，测试系统使用环境温度变化会导致线缆介电常数变化，从而引起传输信号相位变化。加载金属反射面22以后，由于参考信号位于微波探头1辐射端口11，传输线缆相位变化不影响反射信号与此参考信号之差，所以加载金属环2还可以减小因温度变化带来的测试误差，提高系统测试精度。
通常，微波探头1为圆柱形探头，对应地，金属环2为金属圆环，金属圆环之间设置圆孔，金属圆环的外边缘与微波探头1辐射端口11的外壳贴合。如图2所示，金属圆环外边缘与探头外壳贴合，中间有一个圆孔（其他结构形式的孔亦可），圆孔直径d小于探头辐射口直径D，这样有一部分能量将由金属圆环反射回去，其他能量通过金属圆环中间的孔辐射出去，照射到被测叶片后再经过圆孔反射回探头。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，其特征在于：在微波探头辐射端口增加信号反射面，信号反射面作为参考面，信号反射面反射部分信号，信号反射面的反射信号作为参考信号。
2.如权利要求1所述的一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，其特征在于：所述信号反射面为金属反射面。
3.如权利要求2所述的一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，其特征在于：在微波探头辐射端口加载中间设置通孔的金属环，金属环的通孔的口径小于微波探头辐射端口的口径，金属环的内边缘与外边缘之间为金属反射面；信号部分由金属反射面反射，部分由金属环的通孔辐射出去。
4.如权利要求3所述的一种辐射端口加载金属反射面的微波探头，其特征在于：微波探头为圆柱形探头，对应地，金属环为金属圆环，金属圆环之间设置圆孔，金属圆环的外边缘与微波探头辐射端口的外壳贴合。
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