收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

同轴网格空心阴极等离子体诊断及微波传输特性研究

高瑞林  
【摘要】:近些年,电磁波与等离子体相互作用因其在火箭尾焰微波衰减、再入飞行器通信、等离子体微波诊断等领域的应用而受到广泛关注。针对电磁波和等离子体相互作用的地面实验研究具有成本低,可重复,状态可调等特点,逐渐受到重视,这些实验研究能够为理论模型的验证提供有力依据。而电磁波与等离子体相互作用的理论框架构建已日臻完善,大量的数值模拟工作被报道,但有关电磁波与等离子体的相互作用的实验研究相对较少。基于此,本课题通过设计并搭建较大尺寸的同轴网格空心阴极放电等离子体系统,建立了电磁波在该等离子中的传输模型,配合微波传输系统,研究了电磁波在不同等离子体环境中传输特性,并利用电磁波经过等离子体后相位和振幅的变化对等离子体进行诊断,提出了一种用于等离子体的多诊断方法。本论文首先设计并搭建一种新型的空心阴极放电等离子体装置,利用同轴网格电极产生大尺寸密度均匀的弱电离碰撞等离子体,整个等离子体系统包含进气系统、真空系统、中频交流电源系统以及Langmuir探针诊断系统。研究了整个系统的工作模式,不同气氛的工作状态并利用系统自带的Langmuir探针测试了等离子体的基本参数,并与光谱诊断方法进行对比,提出了一种有关等离子体的多诊断方法,为电磁波和等离子体相互作用相关研究奠定了实验基础。理论研究了同轴网格空心阴极等离子体电磁波传输特性,分析了同轴网格空心阴极放电等离子体的基本特征,建立了电磁波与等离子体相互作用的传输模型,利用电磁场的时域有限差分(FDTD)的方法,研究了等离子体电子密度、等离子体碰撞频率以及等离子体的尺寸对电磁波传输特性的影响,阐释了电磁波与等离子体相互作用的物理机制,为电磁波和等离子体相互作用的实验研究提供理论指导。设计并搭建了宽频微波传输系统,利用同轴网格空心阴极放电装置,对电磁波在空心阴极等离子体中传输展开了实验研究。针对不同放电功率和放电压强下的电磁波透射系数进行实验测量,分析了在限定等离子体体积的前提下,电磁波传输特性的影响因素,并与理论计算模型相互比较,证明电磁波在等离子体中传输与电子密度和碰撞频率有直接关系;同时,针对不同等离子体放电条件下电磁波传输的相位变化进行研究,证明等离子体的电子密度和碰撞频率在影响电磁波透射相位变化中起到决定性作用。最后,研究了微波经过等离子体后的透射衰减和相位变化,提出了一种可用于同轴网格空心阴极放电等离子体的微波诊断方法,测试了不同放电条件下电磁波在等离子体中传输的透射衰减和相位变化规律,对等离子体基本参数(电子密度、电子温度)进行诊断,并与Langmuir探针诊断方法进行对比,证明了微波诊断的准确性,完善了等离子体的多诊断方法。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O53

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺正炎;;神奇的电磁波[J];中学生数理化(八年级物理)(人教版);2010年05期
2 崔芙蓉,赖声礼,季飞,胡斌杰;圆锥形横电磁波传输室特性的分析[J];应用科学学报;2001年01期
3 牛中奇,阎静,邵旺田;电磁波的生物学效应[J];中国医疗器械信息;2001年04期
4 杨利霞;谢应涛;;电磁波传输时域有限差分方法及仿真[J];计算机仿真;2009年11期
5 马平;曾学军;石安华;部绍清;于哲峰;;电磁波在等离子体高温气体中传输特性实验研究[J];实验流体力学;2010年05期
6 沈鼎权;电磁波速度可以大于光速c吗?[J];大学物理;1982年09期
7 胡白涛;王维龙;李莹莹;肖猛;;横电磁波传输室的性能评估[J];安全与电磁兼容;2006年05期
8 吴祥应,季飞,赖声礼;横电磁波传输室与吉赫横电磁波传输室的分析方法及其最新研究成果[J];中山大学学报论丛;1997年05期
9 孙继平,张长森;人群对地下有限空间电磁波传输特性的影响[J];西南交通大学学报;2003年04期
10 刘福平;王安玲;陈强;李瑞忠;陈辉国;杨长春;;在导电界面反射电磁波的横向偏移研究进展[J];科学通报;2007年14期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 张跃飞;;阵列针状空心阴极放电钛合金表面合金化研究[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
2 何锋;姜鑫先;何寿杰;欧阳吉庭;;空心阴极放电的蒙特卡罗模拟研究[A];第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集[C];2013年
3 夏广庆;毛根旺;陈茂林;Nader Sadeghi;;微空心阴极放电数值模拟和发射光谱实验研究[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
4 何寿杰;樊潇潇;何锋;欧阳吉庭;;空心阴极放电中的发光条纹[A];中国物理学会第十五届静电学术年会论文集[C];2009年
5 何锋;何寿杰;赵晓菲;欧阳吉庭;;微空心阴极放电模式模拟研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
6 宋法伦;曹金祥;王舸;;全波解法分析平板型等离子体对电磁波的衰减[A];第九届真空技术应用学术年会论文集[C];2006年
7 季飞;吴祥应;赖声礼;;横电磁波传输室的三维FDTD法分析[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
8 闫国军;陈梅;于达仁;;空心阴极的数值模拟[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高瑞林;同轴网格空心阴极等离子体诊断及微波传输特性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 陈宗华;非平衡分布等离子体中调制坍塌动力学研究[D];南昌大学;2017年
3 俞建阳;DBD等离子体诱导涡结构控制附面层流动研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
4 李辉;尘埃等离子体动力学及电磁特性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
5 张连成;等离子体震源电声特性及深拖研究[D];浙江大学;2017年
6 方基永;碳基电磁波吸收剂的制备及其应用研究[D];吉林大学;2017年
7 姜鑫先;射频空心阴极放电及其在微晶硅薄膜制备中的应用[D];北京理工大学;2015年
8 崔芙蓉;新型横电磁波传输室系列的分析研究[D];华南理工大学;2000年
9 谢伟峰;超声—电弧等离子体作用机制及焊接特性研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
10 陈瑭;耦合电极—鞘层—电弧的数值模拟[D];中国科学技术大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李良;常压低温等离子体处理织物及其放电特性研究[D];东华大学;2017年
2 陈禹旭;黑障中等离子体流场及电磁波传输特性研究[D];电子科技大学;2015年
3 汪松;随钻电磁测量电磁波传输技术的研究[D];燕山大学;2016年
4 李丹丹;2.5D碳/环氧复合材料电磁波传输性能研究[D];天津工业大学;2016年
5 谭琼亮;基于时域有限差分方法的三导体横电磁波传输室的研究[D];西南交通大学;2007年
6 柯尊贵;电磁波与光生等离子体相互作用及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 尚英;超透镜中电磁波的传输[D];烟台大学;2010年
8 王春晓;射频空心阴极放电维持机制的研究[D];北京理工大学;2016年
9 邹彬;空心阴极放电特性的研究[D];东华大学;2008年
10 李世超;脉冲空心阴极放电在金属管内表面沉积类金刚石薄膜[D];北京理工大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026