[发明专利]一种大气声场模拟装置及其电磁散射特性测试方法

说明书

本发明涉及一种大气声场模拟装置及其电磁散射特性测试方法，所述大气声场模拟装置包括：泡沫支架；多个泡沫板，各个泡沫板按相同的间隔竖直且平行的固定在所述泡沫支架上。利用该装置，进行电磁散射特性测试，其具体方法包括以下步骤：S1：根据待分析声波强度特征选择泡沫板密度；S2：根据待分析声波波长设计泡沫板周期结构，制作大气声场模拟装置；S3：计算测试参数，包括需要入射的电磁波波长、角度；S4：开展大气声场模拟装置的散射场测试；S5：大气声场模拟装置散射场测试数据后处理。其优点在于，使用泡沫材料板模拟稳定的声场结构，避免直接测试大气声场带来的不确定性。

技术领域

本发明所涉及的是电磁散射测试领域，尤其涉及一种大气声场电磁相干散射原理模拟测试技术。

背景技术

声波作为一种机械波，在大气中传播时压缩空气，使大气形成密度周期性变化的声场。以这种大气声场作为散射体，分析其电磁散射特性，可以得到Bragg相干散射增强、多普勒频移等散射特性。目前，在多种对空雷达探测中，需要利用大气声场的电磁散射特性达到探测目的。典型的应用案例有：无线电声波探测系统(RASS)，用于测量直至低平流层高度(约20km)的大气温度剖面，也可用于底层气象观测；民航飞机尾流微波雷达探测，以保障机场飞机安全间距；对流程散射通讯；高超声速飞行器噪声场的雷达反隐身探测等。声场扰动大气气团属于极低散射体，而且易受风场、温度、气压等气象量的影响，极其不稳定，直接进行外场电磁散射测量难以控制，难以排除影响因素，难以分析得到大气声场散射特征。所以，需要通过传统材料接近空气的介电常数，模拟大气声场结构，设计实验室可控制的待测体，达到原理验证的目的。

本发明介绍一种大气声场模拟装置及其电磁散射特性测试方法，用于分析大气声场Bragg散射特性。由于声波扰动造成空气介电常数变化微小，一般介质材料不能满足介电常数要求。聚苯乙烯泡沫(EPS)塑料成分中的97％是空气或其它气体，只有3％是塑料成分，所以介电常数跟空气非常接近。随着密度的降低，聚苯乙烯泡沫材料的相对介电常数降低，密度为32.04kg/m³的聚苯乙烯泡沫塑料的相对介电常数为1.037；密度为16.02kg/m³时相对介电常数为1.019。本专利使用空气中周期性排列的聚苯乙烯泡沫塑料平板模拟大气声场，在微波暗室中使用以矢量网络分析仪为核心的低散射目标散射场测试系统测试模拟声场的散射特性。

在检索到的国内外公开及有限范围发表的文献中，有论文研究重载低散射泡沫支架系统，对泡沫材料的电磁散射特性做了研究，认为聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫具有大承重和低电磁散射特性，可用于散射测试中的承重支架。在可检索到的文献中，没有使用泡沫材料模拟空气压缩体的报道，也没有开展大气声场实验室内模拟试验的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大气声场模拟装置及其电磁散射特性测试方法，用于分析大气声场作为散射体的电磁散射特性，分析布拉格相干散射增强、多普勒频移等散射特性，从而指导需要利用大气声场相干电磁散射特性的多种雷达探测应用。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题采用以下技术方案：

提供一种大气声场模拟装置，用于大气声场电磁相干散射特性原理验证试验。

所述大气声场模拟装置包括：

泡沫支架；

多个规格相同的泡沫板，各个泡沫板按相同的间隔竖直且平行的固定在所述泡沫支架上。

其中，各个所述泡沫板的密度与需模拟的大气声场中的声波强度相匹配，声波强度越强相应的选用的泡沫板的密度越大，且泡沫板的相对介电常数与泡沫板的密度成正相关关系。

进一步地，多个所述泡沫板的周期的大小与需模拟的大气声场中的声波波长的大小相等，所述周期的大小等于相邻两个泡沫板的前沿面之间的距离。

优选地，所述泡沫支架材质包括：聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫。