Устройство для определения угловой зависимости степени черноты излучателей шума

 

ОП И-"С E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< >739348

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВН ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 011277 (21) 2549345/18-25 (51)М. Кл.

О 01 У 5УО8 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 050680, Бюллетень ¹ 21

Датаопубликованияописания 10 06.80. (53) УДК 535. 344. (088.8) (72) Автор изобретения

С. В. Бутакова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОЙ ЗАВИСИМОСТИ СТЕПЕНИ

ЧЕРНОТЫ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ШУМА

Изобретение относится к измерейиям СВЧ полей, оптической и радиопиро-, метрии и может использоваться при исследовании широкоапертурных высокотемпературных излучателей шума и радиопоглощающих материалов (РПМ) .

Известно устройство для снятия угловой зависимости коэффициента отра- жения радиопоглощающих материалов,со- 0 держащее передающую и приемную антен/ иы, перемещающиеся по некоторой дуге относительно РПМ (1) .

Устройство имеет следующие недостатки г степень черноты непосредствен-15 но не измеряется. Измерив коэффициеит отражения, степень черноты можно рассчитать из соотношения (закон Кирхгофа) с = 1 — р в общем случае справедливого лишь для спектральных степени 20 черноты (6) и коэффициента отражения (р) и только в состоянии термодинамического равновесия. Для селективного шумового излучения (с непланковским распределением), которое характерно 25 для шумовых излучателей, закон Кирхго-, фа нарушается, если устройство работает в широкой полосе частот, т. е. .устройство непригодно для снятия угловой зависимости степени черноты иэ- 30 лучателей шума в широкой полосе частот.

Устройство должно помещаться в безэховую камеру для исключения влияния окружающих предметов, а также в целях радиомаскировки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения степени черноты и истинной температуры.Т нечерных излучателей, содержащее излучатель, пирометр и вакуумное зеркало (2) . Вогнутое зеркало направлено на излучатель и пирометр, наводится через отверстие в зеркале на участок излучающей поверхности, при этом определяется истинная температура излучателя. Для определения коэффициента черноты на указанном устройстве необходимо дополнительно измерить яркостную температуру,Т излучателя путем визирования его поверхности пирометром при убранном зеркале и рассчитать коэфФициент черноты по известной формуле при условии выполнимости закона Рэдея-Джинса)6 Я -. Тй/T, Это устройство имеет следующие недостатки: вносятся ошибки в измерение истинной температуры Т иэлучав3

739348 щей поверхности при изменении угла ! вйзифовйнйя "вследствие изменения видимой площади отверстия в зеркале; вно- сятся ошибки в измерения яркостнОй температуры Тд так как окружающие предметы излучают и отражают упавшее на них излучение и дочерняют излучакнцую поверхность паразитным излучением.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения указаиных ошибок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее излучатель, иа излучающую поверхность которо;го направлено вогнутое зеркало в виде эллипсоида, и пирометр, введены новые 15 признаки, заключающиеся в том, что пирометр размещен внутри сферы с отверстием, через которое излучейие попадает в пирометр причем сфера мо-i жет поворачиваться вокруг центра, сов-20 падающего с фокусом эллиптического зеркала, и имеет сменное покрытие, состоящее из материала, поглощающего излучение, или из материала, отража° ющего излучение. 25

При измерении яркостной температуры излучателя сфера покрыта материалом, поглощак|цим излучение, а при измерении истинной температуры излучателя — материалом, отражакицим излуче- 3О ние.

Вогнутое зеркало может быть выполнено в виде эллипсоида, усеченного плоскостью, параллельной главной оси, так что фокусы находятся внутри усе- 35 ченного эллипсоида.

Предложенное устройство изображено на чертеже.

Устройство представляет собой зеркало 1 в форме эллипсоида вращения, внутри которого установлены исследуемый излучатель 2 и антенна 3 пирометра, так что главная ось эллипсоида лежит в плоскости апертуры излучателя 2, ее геометрический центр совпадает с фокусом FI эллипсоида, а фазовый центр 45 антенны пирометра 3 — с фокусом F2.

Антенна 3 жестко закреплена внутри сфе.. ры 4, имеющей апертурное отверстие 5, центр сферы 4 совпадает с фазовым центром антенны 3. Сфера 4 имеет сменное 50 покрытие 2-х видов — с отражающей и поглощающей электромагнитное излучение . поверхностью. Антенна 3 вместе со сферой 4 закреплена на механизме (не по-. казан), обеспечивающем ее вращение во-55 круг(фазового центра в плоскости, перпендиКулярной апертуре излучателя 2.

При включении питания шумового излучателя 2 последний начинает излучать шум СВЧ в переднюю полуплоскость, ограниченную плоскостью апертуры (излу- @ чакицей поверхности) . На чертеже это верхняя полуплоскость по отношению к излучателю 2. Сфера 4 имеет отражающую поверхность. При различных углах поворота антенны 3 вместе с отражаюцей Û5 сферой и фиксируются показания пирометра Т. и углы 9-, однозначно связан1 ные с истинными углами визирования излучателя шума (1(. В результате получается ряд значений: т (Э ),...Т(О„),...Т (Щ.

Затем на сфере .4 устанавливается покрытие с поглощающей излучение поверхностью. При вращении антенны 3 вместе с поглощающей сферой 4 фиксируются показания пирометра Т ) при углах С„. Получается ряд значений:

Т„- (;)... Т„; (М;)° .° ... Т„„Ы„), искомая угловая зависимость коэффициента черноты излучателя шума получается в виде

FÄ(uÄ) — тя, /т1,....Я„(о;) — тя/т; н (1)п) = Тдп/Ть

Если интервал углов О задан Ос О не О СОс П/2, а ОС.ОсП, то после снягия зависимостей Т (Π— 0...П/2) и Т (- О.« ..П/2) шумовой излучатель

2 можно развернуть вокруг его опти-. ческой o="è на 180 .(на чертеже вертикальная ось, проходящая" через фо —,. кус ГЕ и повторить измерения для 0 от О до П/2. Мокно также измерять

Т(0) и Т (.0), меняя сферы 4 на антенне 3 при каждом довороте антенны 3.

Работа устройства основана на слздующих принципах.

При измерении угловых зависимостей

Т(4З), Т (0), использованы известные свойства эллипсоида: лучи, вышедшие из одного фокуса под любыми углами, после одного отражения от внутренней поверхности эллипсоида собираются в другом фокусе, причем геометрическая длина лучей от фокуса до фокуса постоянна (R = FlA + AFg = Р„. В + BFg). Поэтому вращение антенны 3 вокруг своего фазового центра, совпадающего с фокусом эллипсоида F<, оказывается эквивалентным перемещению той же антенны 3 по дуге постоянного радиуса

R с центром в фокусе F ñ точки зрения принимаемых сигналов при одинаковом угле 0 °

При измерении истинной температуры Т (u) излучателя шума 2 антенной

3, встроенной внутрь отражающей сферы 4, используется эффект . дочернения нечерной поверхности излучателя шума 2 за счет многократных переотражений лучей между отражателями и нечерньм излучателем 2. Отражателями являются внутренняя поверхность эллипсоида и внешняя поверхность сферы 4.

При измерении яркостной температуры т4(о) антенной 3, встроенной внутрь поглощающей сферы 4, используется то обстоятельство, что лучи, вышедшие из фазового центра излуча

739348

Формула изобретения

Составитель Л. Латыев

Редактор И. Гольфельд Техред A.Êóëèêoâñêàÿ Корректор М. Шароши"

Заказ 2912/36

Тираж 713 Подписное, ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. МОсква, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля 2 (фокуса F ) и упавшие йе на апертуру 5 антеннны 3, а на поверхность сферы 4 поглотятся практически полностью. Поэтому антенна принимает сигнал, пропорциональный яркостной температуре Т (0} эффект 5 дочернения отсутствует.

Излучатель шума 2 мало излучает в заднее полупространство (на черте- же — полупространство под.излучателем, ограниченное его апертурой) .

Поэтому полупространство.эллипсоида

1, ограниченное плоскостью апертуры излучателя 2 и облучаемое задними лепестками излучателя шума 2 в работе предлагаемого устройства практи чески не участвует. Следовательно, эллиПсоид может быть выполнен усеченным плоскостью, параллельной апертуре излучателя, так, чтобы фокусы F, F < находились внутри усеченного эллипсоида °

Таким образом, конструктивные особенности предлагаемого устройства позволяют исключить ошибки измерения яркостной и истинной температуры шумных. излучателей СВЧ при различных углах 2 визирования и тем самым достигнуть поставленной цели — повысить точйость измерений угловой зависимости степени черноты излучателей шума.

Устройство для определения угловой зависимости степени черноты излучателей шума, содержащее излучатель, пирометр и вогнутое зеркало в виде эллипсоида, которые расположены так, что центр излучателя совпадает с одним фокусом зеркала, а фазовый центр антенны пирометра — с другим фокусом зеркала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, пирометр размещен внутри сферы с отверстием, через которое излучение попадает в пирометр, причем сфера установлена с воэможностью вращения вокруг центра, совпадающего с фокусом эллиптического зеркала, и имеет сменное покрытие; состоящее из материала, поглощающего излучение, или из материала, отражающего излучение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, L

1. Торгованов В. A. Зарубежная радиоэлектроника 9 12, 1974, с ° 32.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 99173, кл. G 01 Х 5/50, 1960.