[发明专利]一种用于等离子体密度分布的检测方法及检测装置

说明书

本申请提供了一种用于等离子体密度分布的检测方法及检测装置，其中，将原始激光经过第一分束镜的分束形成第一子激光及第二子激光，第二子激光经过等离子体区域后与第一子激光通过第二分束镜的合束生成合成激光；根据合成激光生成检测干涉条纹图像；根据检测干涉条纹图像生成检测干涉条纹图像的偏移量；根据偏移量计算等离子体的密度，重复测量等离子体多个方位上的二维密度分布，计算构建等离子体密度的三维空间分布图像。本申请提供的检测方法，由于等离子体对第二子激光的影响，干涉条纹的形状会发生变形计算可得到多个干涉条纹变形的偏移量，再通过多个偏移量能够得到等离子体密度的空间分布。

技术领域

本申请涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于等离子体密度分布的检测方法及检测装置。

背景技术

目前，电磁波在传播过程中遇到等离子体鞘套时因被其吸收而衰减，并出现偏折、延时、相移等效应，情况严重时出现“黑障”，“黑障”的出现给高速飞行器的测控通信、制导带来极大的困难。等离子体之所以可对雷达波隐身，其根本原因在于微波波段电磁波的电场加速等离子体中带电粒子，带电粒子和中性粒子发生碰撞，从而转移从微波电磁波中吸收的能量。由于太赫兹波的频率远大于等离子体的振荡频率，等离子体中的带电粒子来不及响应太赫兹波电磁场的变化，也就是说等离子体中带电粒子没有受到电场的加速作用而消耗太赫兹波的能量，因此从物理机制上太赫兹波穿透等离子体鞘套的技术途径是可行的。

初步研究表明不同的密度的等离子体对电磁波的吸收是不一样的，由此可见，研究电磁波(微波、太赫兹波)与等离子体的相互作用的一个重要参量就是等离子体的密度，因此对其实时地诊断显得尤为重要；由于等离子体密度的分布大多数是不均匀的，因此对其空间分布的诊断了解也是定量研究等离子体与电磁波相互作用的一个必要条件。

发明内容

本申请的目的是提供一种操作方便、实施方便，可以实时监测等离子体密度变化的检测方法及检测装置。

为了实现上述至少之一的目的，本申请第一方面的实施例提供了一种用于等离子体密度分布的检测方法，包括如下步骤：

控制等离子体发生器制造等离子体区域；

控制激光发射器发射原始激光，原始激光经过第一分束镜的分束形成第一子激光及第二子激光，第二子激光经过等离子体区域后与第一子第二分束镜的合束生成合成激光；

采集合成激光并生成检测干涉条纹图像；

对检测干涉条纹图像进行图像二值化及锐化处理，并获得检测干涉条纹图像的检测二值图；

根据检测二值图生成检测干涉条纹图像的偏移量；

根据偏移量计算出等离子体的折射率；

根据等离子体的折射率计算等离子体的密度；

改变等离子体发生器的方位，重复上述步骤测量等离子体多个方位上的二维密度分布；

根据不同方位上的多个二维密度分布数据计算构建等离子体密度的三维空间分布图像。

在其中的一些实施例中，在所述采集合成激光并生成检测干涉条纹图像之前包括如下步骤：

将合成激光通过窄带滤波片进行滤光处理。

在其中的一些实施例中，所述根据偏移量计算出等离子体的折射率包括如下步骤：

通过阿贝尔变换根据偏移量获得等离子体的折射率；

根据如下公式计算等离子体的密度：

N_e为等离子体的密度，ε₀为真空介质电常数，m_e为电子质量，c为激光在真空中的传播速度，e为电子的电荷量，λ为原始激光的波长，n(r)为等离子体的折射率。