等离子体推进器羽流电子密度微波干涉仪测量数据处理研究

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1、密级:中国科学院大学®UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文等离子体推进器羽流电子密度微波干涉仪测数据处理研究作者姓名：fia指导教师：董晓龙研究员中国科学院空间科学与应用研究中心学位类别:工学硕士学科专业：电磁场与微波技术研宄所：中国科学院空间科学与应用研究中心2015年4月关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院空间科学与应用研宄中心有

2、关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院空间科学与应用研宄中心有权保留学位论文的副本，允许该论文被査阅；中国科学院空间科学与应用研宄中心可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研宄工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。曰y签名导师签名:密级:硕士学位论文等离子体推进器羽流电子密度微波干涉仪测

3、量数据处理研究作者姓名：何璐指导教师:董晓龙研究员中国科学院空间科学与应用研究中心学位类别:工学硕士学科专业:电磁场与微波技术研究所:中国科学院空间科学与应用研究中心2015年4月ProcessingofMicrowaveinterferometryDataforPlumePlasmaDensityDiagnosisByHeLuAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofElectromagneticFi

4、eldandMicrowaveTechnologyCenterforSpaceScienceandAppliedResearchChineseAcademyofScienceApril,2015ii摘要摘要微波干涉仪是等离子体电子密度探测的有效方法。利用微波干涉仪可以进行推进器羽流电子密度的探测。本文针对推进器羽流电子密度探测开展研究，首先对等离子体诊断的方法进行了分析，对比了几种常用的电子密度诊断方法。论文介绍了用于等离子体密度探测的微波干涉仪的测量原理和实现类型；结合测量原理与测量环境条件，讨论了微波干涉仪设计及与具体应用需求相关的频率选择、诊断干扰等问题。论文重点研究利用微波干涉仪

5、进行推进器羽流密度测量的反演方法，针对羽流等离子体密度反演的Abel逆变换数值求解，对离散化法、三次样条插值法、Hankel-Fourier法以及Nestor-Olsen法等四种方法进行仿真分析和比较。分析了噪声、数据点数对结果的影响，并在此基础上提出数据预处理步骤及实现方法。论文讨论了两次干涉实验，验证了探测系统的设计指标和反演算法的有效性。两次实验均利用矢量网络分析仪搭建微波干涉系统，以扫频方式进行。实验一以管材为被测件进行测量，通过反演测量数据得到管材的空间位置信息。实验二为螺旋波等离子体推进器地面模拟实验，实验所用频率为30GHz-40GHz，实验中对羽流某截面进行径向扫描，利用

6、实验数据反演得到该截面的电子密度径向分布曲线。根据诊断结果，被测羽流截面的电子密度在1017m-3量级，峰值达到1018m-3。实验结果表明，本文提供的算法用于羽流密度反演问题取得了很好的效果。论文给出的羽流模拟实验结果对后续的推进器研究和实验设计有很大参考价值。关键词：等离子体诊断,羽流,电子密度,微波干涉仪,Abel变换,Hankel-Fourier算法IAbstractAbstractMicrowaveinterferometerisanefficienttoolfornon-intrusivelydiagnosisofelectronnumberdensityofplasma,w

7、hichcanbeusedforthemeasurementofplume.Inthisthesis,severaldiagnosticsforelectrondensityarecompared.Thetheoryanddesignofmicrowaveinterferometryforplasmadiagnosticsarebrieflyintroduced.FourdifferentnumericalAbelinversion