等离子体参数的微波诊断技术研究

论文摘要

随着等离子体在各个领域的广泛应用,人们对于快速高效的等离子体特性参数诊断技术的需求日益迫切。相比于传统的接触式诊断技术,非接触式的微波诊断技术不仅不会对目标等离子产生物理干扰,而且具有适应性强、对波源要求不高等优点,使其日渐成为等离子体特性参数诊断技术中发展较快的一个重要方向。因此,本文针对等离子体微波诊断技术进行了如下的研究:首先,在了解等离子体的基本参数的基础上研究其媒质特性,推导出电导率和相对介电常数的基本公式,分析了等离子体参数的变化对相对介电常数实部和虚部的影响。其次,研究了基于经典电磁理论的微波透射法。通过散射矩阵(SMM)的方法来获得不同频率的电磁波通过等离子体时的透射衰减值,再根据相邻两个频点下对应的衰减值来反演得到等离子体的电子密度Ne和碰撞频率v。最后,研究了结合神经网络的微波反射法。采用神经网络的方法逼近等离子体参数和天线参数之间复杂的非线性关系,即可直接输出目标等离子体的电子密度Ne和碰撞频率v。通过对多组不同参数的等离子体进行诊断,发现与经典的微波透射法相比,结合了神经网络的微波反射法诊断出的电子密度相对误差均值减少了0.5425,碰撞频率相对误差均值减少了0.1972。研究结果表明,神经网络技术与传统微波诊断技术的结合为等离子体参数的快速高效诊断提供了更有力的理论工具。

论文目录

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 等离子体参数的微波诊断技术

1.2.2 神经网络的发展与应用

1.3 论文的主要研究内容

2 等离子体的基本特性

2.1 等离子体简介

2.2 等离子体的基本参数

2.2.1 等离子体特征频率

2.2.2 等离子体碰撞频率

2.2.3 等离子体密度

2.3 等离子体的媒质特性

2.4 本章小结

3 基于微波透射法的等离子体参数诊断

3.1 等离子体中的电波传播

3.1.1 理论研究

3.1.2 等离子体中电磁波的垂直入射

3.1.3 等离子体中电磁波的斜入射

3.2 微波透射法的理论研究和实验仿真

3.2.1 理论研究

3.2.2 仿真结果分析

3.3 本章小结

4 基于微波反射法的等离子体参数诊断

4.1 天线的设计与仿真

4.1.1 天线的基本理论

4.1.2 微带天线的设计与仿真

4.2 等离子体对天线性能参数的影响

4.2.1 电子密度对天线性能的影响

4.2.2 碰撞频率对天线性能的影响

4.2.3 厚度对天线性能的影响

4.2.4 间距大小对天线性能的影响

4.3 结合了神经网络的微波反射法的研究

4.3.1 BP神经网络简介

4.3.2 BP神经网络的设计

4.3.3 实验仿真与结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒲杨云

导师: 席晓莉,赵雨辰

关键词: 等离子体参数,微波诊断,透射法,反射法,神经网络

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 西安理工大学

分类号: O53;TN820

总页数: 64

文件大小: 8476K

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