面向全息化参数诊断的等离子体成像系统基础研究

论文摘要

由于一定的技术限制,传统的微波诊断法只能诊断局部等离子体的分布情况。为了获得更全面的等离子体分布情况,本文将微波全息成像技术与微波诊断技术结合,提出了面向全息化参数诊断的等离子体成像技术。基于微波全息成像技术的基本原理,本文设计搭建了一套扫描频段在8.5-12.5GHz的成像系统。为验证此系统的可行性,本文使用简单结构目标进行了实验并成功实现了图像重建。与此同时,本文从等离子体的基本电磁特性出发,构建了自由空间中电磁波在等离子体中的透射和反射模型,推导了等离子体的电子密度和碰撞频率与S11、S21参数的关系,提出了等离子体宽带微波诊断法,对低压真空放电管内的等离子体进行了诊断,提高了诊断结果的置信度水平。在此二者的研究基础上,本文将微波全息成像技术与微波诊断技术进行了结合,提出了面向微波全息成像系统的等离子体诊断技术,并建立了对应的算法模型。进一步以真空放电管Ⅰ号为诊断对象,对目标等离子体的碰撞频率和电子密度的分布进行了图像重建。此外,针对前文所用平面扫描方法中有效扫描孔径内信息量不够大导致成像空间分辨率不高的问题,为扩大扫描孔径,提高成像精度,本文提出了一种球面扫描仪。综上,本文提出的面向全息化诊断的等离子体成像技术不仅扩宽了微波全息成像的应用领域,更促进了等离子体诊断技术的发展。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 本文研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 等离子体诊断技术的研究现状分析
•     1.2.2 微波成像技术的研究现状分析
•   1.3 国内外研究现状简析
•   1.4 本文的主要工作与结构安排
•   1.5 本文的创新点
• 第二章 近场微波全息成像系统研究
•   2.1 微波全息成像技术概述
•   2.2 微波全息成像技术原理
•   2.3 微波全息成像系统
•     2.3.1 天线单元
•     2.3.2 天线扫描机构
•     2.3.3 步进电机的控制系统
•     2.3.4 数据采集与系统控制
•     2.3.5 数据后处理模块
•   2.4 基于近场微波全息成像的金属板实测数据成像
•   2.5 本章小结
• 第三章 等离子体微波诊断法的实验研究
•   3.1 等离子体基本电特性
•   3.2 等离子体基本参数
•   3.3 自由空间中的微波在等离子体中的传播
•   3.4 微波透射诊断等离子体
•     3.4.1 系统
•     3.4.2 微波透射法算法分析
•     3.4.3 针对真空放电管Ⅰ号的诊断结果与仿真结果
•     3.4.4 针对真空放电管Ⅱ号的诊断结果与仿真结果
•   3.5 微波反射诊断等离子体
•   3.6 本章小结
• 第四章 面向微波全息成像的等离子体诊断研究
•   4.1 等离子体的微波全息成像概念
•   4.2 等离子体的微波全息成像算法分析
•   4.3 真空放电管Ⅰ号内等离子体成像
•   4.4 球面扫描仪机械设计
•     4.4.1 需求分析
•     4.4.2 方案分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 攻读硕士学位期间参与的项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘玉桃

导师: 侯中宇

关键词: 等离子体诊断,全息成像,微波诊断,球面扫描仪

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 上海交通大学

分类号: TN015;O53

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.000845

总页数: 69

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