CN114200217A - 基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置和方法，装置中，矢量网络分析仪与发射天线和接收天线连接，矢量网络分析仪通过发射天线发射信号，矢量网络分析仪通过接收天线接收反射信号；发射天线以及接收天线分别固定在弓形架的两个梁臂之上；同轴电缆用于矢量网络分析仪与发射天线、接收天线的连接；弓形架与弓形架控制台连接，通过弓形架控制台调节两个梁臂的臂夹角，臂夹角的范围为0°～180°；高温加热炉用于待测样品的加热，待测样品放置于高温加热炉；测温仪用于测量待测样品的温度。本发明减少了人工操作对测试结果的影响，提升了测试精度，提高了工作效率。

Description

基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法
技术领域
本发明涉及微波测试技术领域，尤其涉及一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法。
背景技术
随着微波技术和材料科学的迅速发展，雷达吸波材料被广泛应用于军事领域之中，材料的反射率市评估雷达吸波材料的重要指标。目前，雷达吸波材料的常温反射率测量技术已经较为成熟，但是随着各种飞行器、发动机对耐高温能力的需求日益增加，高温环境下的材料反射率测量的需求也越来越高。
雷达吸波材料的反射率测试方法大致可以分为RCS远场法、样板空间平移法和弓形法。弓形法一般适用于平板样品材料的测试，同时可以进行多角度下的材料反射率测试；同时，相比于其他两种方法，弓形法也更容易实现对样品的加热；在弓形法的整个测试过程中，需要矢量网络分析仪、高温加热炉、弓形架的高度配合，所以此过程往往需要借助软件程序实现。另外，在实际测试中接收天线接收到的信号中除了经材料反射的信号，还有周围环境产生的杂波信号，这些杂波信号会大大影响测试结果的精度，所以软件程序还需要在计算反射率时消除周围环境杂波以提高测试精度。
针对以上不足，需要提供一种材料反射率变温测试装置及方，实现高温环境下的材料反射率的精确测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于弓形法测试，人工操作对测试结果影响较大，测试精度不高，工作效率较低，针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法，该装置和方法减少了人工操作对测试结果的影响，提升了测试精度，提高了工作效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，包括矢量网络分析仪、发射天线、接收天线、同轴电缆、弓形架、弓形架控制台、高温加热炉、测温仪；矢量网络分析仪与发射天线和接收天线连接，矢量网络分析仪通过发射天线发射信号，矢量网络分析仪通过接收天线接收反射信号；发射天线以及接收天线分别固定在弓形架的两个梁臂之上；同轴电缆用于矢量网络分析仪与发射天线、接收天线的连接；弓形架与弓形架控制台连接，通过弓形架控制台调节两个梁臂的臂夹角；高温加热炉用于待测样品的加热，待测样品放置于高温加热炉；测温仪用于测量待测样品的温度。
优选地，材料反射率变温测试装置还包括计算控制模块，计算控制模块通过LabVIEW对处理后的数据进行材料反射率计算，并实现对材料反射率计算过程的控制；其中，处理后的数据为进行矢量分析得到的散射参数。
优选地，计算控制模块通过LabVIEW对矢量网络分析仪采集到的信号进行背景环境对消，消除环境噪声。
优选地，计算控制模块通过LabVIEW进行频域至时域的变换，并给时域信号加门。
优选地，计算控制模块通过LabVIEW对高温加热炉进行控制，实现对加热目标温度、加热功率的设置。
优选地，计算控制模块通过LabVIEW对弓形架进行控制，实现对发射天线和接收天线角度的调整。
优选地，臂夹角的范围为0°～180°。
本发明还提供了一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法，采用基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置进行材料反射率变温测试，包括如下步骤：调整弓形架初始角度；通过矢量网络分析仪得到尖劈吸波材料的回波信号R1；通过矢量网络分析仪得到金属板的回波信号R2；启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热；达到预设温度后，通过矢量网络分析仪得到待测样品的回波信号R3；通过LabVIEW程序对回波信号R1、回波信号R2、回波信号R3进行矢量相减操作，得到(R2-R1)和(R3-R1)，对(R2-R1)和(R3-R1)进行频域至时域的变化后加时域门处理，得到(R2-R1)t和(R3-R1)t；得到待测样品的材料反射率R，
Figure BDA0003406081430000031
优选地，高温加热炉中设置10组电热棒，采用电加热的方式对待测样品进行加热。
优选地，启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热的步骤中，具体包括以下操作：将待测样品放置于高温加热炉内的高温陶瓷之上；通过盖板对高温加热炉进行密封；对高温加热炉进行抽真空处理，随后充入氮气进行保护；通过LabVIEW程序设置加热参数；开始加热。
实施本发明的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法，具有以下有益效果：可以对高温待测材料进行反射率测量，可以通过弓形架调整天线角度，满足不同角度下的材料反射率；同时，通过LabVIEW对测量得到的反射率数据进行时域和频域间的转换，提高了测试精度。
附图说明
图1是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置的结构图；
图2是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法的流程图；
图3是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法中对待测样品进行加热的步骤的流程图；
图中：1：矢量网络分析仪；2：发射天线；3：接收天线；4：弓形架；5：待测样品；6：高温加热炉；7：计算机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置的结构图；如图1所示，本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，包括矢量网络分析仪1、发射天线2、接收天线3、同轴电缆、弓形架4、弓形架4控制台、高温加热炉6、测温仪；矢量网络分析仪1与发射天线2和接收天线3连接，矢量网络分析仪1通过发射天线2发射信号，矢量网络分析仪1通过接收天线3接收反射信号；发射天线2以及接收天线3分别固定在弓形架4的两个梁臂之上；同轴电缆用于矢量网络分析仪1与发射天线2、接收天线3的连接；弓形架4与弓形架4控制台连接，通过弓形架4控制台调节两个梁臂的臂夹角；高温加热炉6用于待测样品5的加热，待测样品5放置于高温加热炉6；测温仪用于测量待测样品5的温度。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，材料反射率变温测试装置还包括计算控制模块，计算控制模块为计算机7，计算控制模块通过LabVIEW对处理后的数据进行材料反射率计算，并实现对材料反射率计算过程的控制；其中，处理后的数据为进行矢量分析得到的散射参数。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，计算控制模块通过LabVIEW对矢量网络分析仪1采集到的信号进行背景环境对消，消除环境噪声。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，计算控制模块通过LabVIEW进行频域至时域的变换，并给时域信号加门。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，计算控制模块通过LabVIEW对高温加热炉6进行控制，实现对加热目标温度、加热功率的设置。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，计算控制模块通过LabVIEW对弓形架4进行控制，实现对发射天线2和接收天线3角度的调整。
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置中，臂夹角的范围为0°～180°。
图2是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法的流程图；如图2所示，本发明实施例还提供了一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法，采用基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置进行材料反射率变温测试，包括如下步骤：
步骤S01：调整弓形架初始角度，以改变接收天线和发射天线的角度；
步骤S02：通过矢量网络分析仪得到尖劈吸波材料的回波信号R1(即发射率数据)；
步骤S03：通过矢量网络分析仪得到金属板的回波信号R2(即发射率数据)；
步骤S04：启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热，达到预设温度后，通过矢量网络分析仪得到待测样品的回波信号R3(即发射率数据)；在执行该步骤时，也可以根据需求进行常温测试；
步骤S05：通过LabVIEW程序对回波信号R1、回波信号R2、回波信号R3进行矢量相减操作，得到(R2-R1)和(R3-R1)；
步骤S06：对(R2-R1)和(R3-R1)进行傅里叶变换，实现频域至时域的变化，然后加时域门处理，得到(R2-R1)t和(R3-R1)t；
步骤S07：得到待测样品的材料反射率R，
Figure BDA0003406081430000061
本发明实施例提供的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法中，高温加热炉中设置10组电热棒，采用电加热的方式对待测样品进行加热。
图3是本发明实施例的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法中对待测样品进行加热的步骤的流程图；如图3所示，启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热的步骤中，具体包括以下操作：
步骤S041：将待测样品放置于高温加热炉内的高温陶瓷之上；
步骤S042：通过盖板对高温加热炉进行密封；
步骤S043：对高温加热炉进行抽真空处理，随后充入氮气进行保护；
步骤S044：通过LabVIEW程序设置加热参数；
步骤S045：开始加热。
综上所述，实施本发明的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置及方法，具有以下有益效果：可以对高温待测材料进行反射率测量，可以通过弓形架调整天线角度，满足不同角度下的材料反射率；同时，通过LabVIEW对测量得到的反射率数据进行时域和频域间的转换，提高了测试精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于，包括矢量网络分析仪、发射天线、接收天线、同轴电缆、弓形架、弓形架控制台、高温加热炉、测温仪；
所述矢量网络分析仪与所述发射天线和所述接收天线连接，所述矢量网络分析仪通过所述发射天线发射信号，所述矢量网络分析仪通过所述接收天线接收反射信号；
所述发射天线以及所述接收天线分别固定在所述弓形架的两个梁臂之上；
所述同轴电缆用于所述矢量网络分析仪与所述发射天线、所述接收天线的连接；
所述弓形架与所述弓形架控制台连接，通过所述弓形架控制台调节两个梁臂的臂夹角；
所述高温加热炉用于待测样品的加热，所述待测样品放置于所述高温加热炉；
所述测温仪用于测量所述待测样品的温度。
2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：材料反射率变温测试装置还包括计算控制模块，所述计算控制模块通过LabVIEW对处理后的数据进行材料反射率计算，并实现对材料反射率计算过程的控制；其中，所述处理后的数据为进行矢量分析得到的散射参数。
3.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：所述计算控制模块通过LabVIEW对所述矢量网络分析仪采集到的信号进行背景环境对消，消除环境噪声。
4.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：所述计算控制模块通过LabVIEW进行频域至时域的变换，并给时域信号加门。
5.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：所述计算控制模块通过LabVIEW对所述高温加热炉进行控制，实现对加热目标温度、加热功率的设置。
6.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：所述计算控制模块通过LabVIEW对所述弓形架进行控制，实现对所述发射天线和所述接收天线角度的调整。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置，其特征在于：所述臂夹角的范围为0°～180°。
8.一种基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-7中任意一项所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试装置进行材料反射率变温测试，包括如下步骤：
调整弓形架初始角度；
通过矢量网络分析仪得到尖劈吸波材料的回波信号R1；
通过矢量网络分析仪得到金属板的回波信号R2；
启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热；
达到预设温度后，通过矢量网络分析仪得到待测样品的回波信号R3；
通过LabVIEW程序对回波信号R1、回波信号R2、回波信号R3进行矢量相减操作，得到(R2-R1)和(R3-R1)，对(R2-R1)和(R3-R1)进行频域至时域的变化后加时域门处理，得到(R2-R1)t和(R3-R1)t；
得到待测样品的材料反射率R，
Figure FDA0003406081420000021
9.根据权利要求8所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法，其特征在于：所述高温加热炉中设置10组电热棒，采用电加热的方式对待测样品进行加热。
10.根据权利要求8或9所述的基于LabVIEW的材料反射率变温测试方法，其特征在于，所述启动高温加热炉和测温仪，对待测样品进行加热的步骤中，具体包括以下操作：
将待测样品放置于所述高温加热炉内的高温陶瓷之上；
通过盖板对所述高温加热炉进行密封；
对所述高温加热炉进行抽真空处理，随后充入氮气进行保护；
通过所述LabVIEW程序设置加热参数；
开始加热。
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