【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波暗室雷达测试，具体涉及一种微波暗室在线高温测试系统及其方法。
技术介绍
1、随着空天技术的发展，高超音速飞行器已成为各国抢占空中和空间战略优势的利器，但长时间在临近空间/大气层内以超过5马赫的高速持续飞行所产生的高温载荷(≥800℃)对飞行器电磁隐身蒙皮的稳定性和表面结构的可靠性提出了严苛要求。因此掌握隐身部件在高温状态下的电磁特性变得尤为重要。
2、雷达反射率是衡量部件隐身性能的重要指标，目前微波暗室实验室主要采用rcs测试法和弓形测试法进行测试。传统微波暗室出于安全因素考虑，最高环境温度一般控制在70℃以下；并且传统加热装置带有的金属器件对微波测试的精确度产生严重干扰，因此现有测试条件无法进行特定高温状态下隐身部件的性能指标测试。由于高温rcs测试的敏感性，国外已有的文献资料和公开报道中鲜有对高温状态下的目标体进行微波暗室雷达测试开展系统研究。中国专利cn111766453b公布了一种发热体的雷达散射截面测试系统及其方法，利用电加热装置可将目标体加热至1300℃，再启动位移机构撤回加热装置，当高温状态下的目标体不断散热降温至某一阈值时，控制整体系统启动测试程序。该专利技术测量发热体的雷达散射截面的同时避免加热装置及位移机构对测试系统的测量精度产生影响，但由于所使用的加热形式为传统电加热，无法规避测试过程中发热体不断降温引发的温度误差，更无法实时在线加热测试。专利cn110687510b公开了一种高温目标rcs测试标定方法，相比一般高温测试所采用的高温标准体定标、降温后，再加热目标测试的方式，该实
3、因此，目前仍需开发一种微波暗室在线高温测试系统及其方法，可用于雷达测试过程中目标体的均匀加热和精准控温，实现对目标体的高温状态在线雷达测试，为掌握隐身部件在高温状态下的电磁特性提供数据支撑。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种微波暗室在线高温测试系统及其方法，目的是解决现有技术存在的问题，提供微波暗室雷达测试过程中的均匀加热、精准控温和在线测试所需的设备系统和实验方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种微波暗室在线高温测试系统，包括微波暗室、透波加热炉、龙门架、旋转试验台和控制单元；所述微波暗室设有聚氨酯吸波角锥、馈源、紧缩场和雷达测试仪器；所述雷达测试仪器用于完成目标体升温后的雷达测试程序；透波加热炉用于目标体的在线加热和保温；龙门架用于透波加热炉炉盖的起吊与盖合；旋转试验台用于承载和旋转透波加热炉及其内部的目标体；控制单元用于控制透波加热炉、旋转试验台和龙门架的运行。
3、龙门架的支撑横跨在微波暗室外部，所述微波暗室顶部设有活动开口用于龙门架起吊装置的作业，所述活动开口打开时起吊装置进入微波室起吊与盖合透波加热炉的炉盖实现目标体的取放，所述起吊装置离开微波暗室时活动开口关闭；所述聚氨酯吸波角锥贴覆于微波暗室内壁；所述紧缩场、馈源、旋转试验台依次在微波暗室内纵向摆放，透波加热炉安装于旋转试验台上，且旋转试验台与所述馈源之间设有聚氨酯吸波角锥屏风作电磁防护，避免旋转试验台对测试系统的测量精度产生影响；所述控制单元和雷达测试仪器置于微波暗室外，通过线路与暗室内机构连接。
4、根据本专利技术，所述透波加热炉采用耐热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物复合材料制造，所述自发热透波蒙烯石英纤维织物内嵌于所述热透波陶瓷内部中央位置，制备成热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物“三明治”结构复合材料；自发热透波蒙烯石英纤维织物偏向炉壁内侧或外侧，则影响传热效率和结构强度。所述热透波陶瓷同时起到密封隔绝空气的作用，防止石墨烯在高热状态下遇空气氧化。
5、根据本专利技术，所述热透波陶瓷为氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和氧化锆陶瓷中的一种或多种复合陶瓷，可采用的成型方法为干压成型、冷等静压、注浆成型、凝胶成型和热压铸中的一种或多种。优选地，热透波石英陶瓷采用注浆成型方法加工成型，便于生产大尺寸结构件。
6、根据本专利技术，所自发热述蒙烯石英纤维织物为石墨烯/石英纤维复合材料，使用高温化学气相沉积的方法，在石英纤维织物表面生长连续石墨烯薄膜，具有透波、高导电、高导热以及红外发射效率高等特性，可以实现方阻在30-5000ω/sq范围内连续可调。优选地，选用方阻为3000ω/sq的自发热蒙烯石英纤维织物，兼具高透波和高发热。
7、根据本专利技术，所述热透波陶瓷材料介电常数和介电损耗低，透波率高于85％，能够承受1000℃以上高温。热透波陶瓷材料透波率低于85％则影响测试精度，耐温低于1000℃则无法满足使用需求。
8、根据本专利技术，所述自发热蒙烯石英纤维织物介电常数和介电损耗低，透波率高于85％，强度高，柔性好，自发热均匀性好，升温速度快，循环稳定性好。自发热蒙烯石英纤维织物透波率低于85％则影响测试精度。
9、根据本专利技术，所述自发热蒙烯石英纤维织物厚度为1-5mm，厚度小于1mm强度不足，发热量不足，无法满足使用需求；厚度大于5mm，生产制造困难，降低热透波陶瓷/自发热蒙烯石英纤维织物“三明治”结构强度。优选地，选用厚度3mm的自发热蒙烯石英纤维织物。
10、根据本专利技术，所述自发热蒙烯石英纤维织物表面呈“u”字型贯穿导电电极，通电即可自发热，并可通过调节电压对温度进行控制，发热温度达800℃，温度控制精度达±1℃。
11、根据本专利技术，所述透波加热炉外部整体采用石棉、陶瓷纤维棉或透波隔热瓦进行随形包裹形成隔热层，起到防护与保温的作用，提高安全性与能量利用率。优选地，使用99氧化铝陶瓷纤维棉作隔热层，隔热效果优异，经济性好。
12、根据本专利技术，所述透波加热炉整体呈现“茶杯状”圆柱型结构，炉底与炉壁为一体式，炉盖为分体式，炉盖内侧加工有凹槽，凹槽内设有耐高温密封硅胶垫圈与炉体形成装配，炉盖顶部设有吊环配合龙门架起吊；所述透波加热炉整体密封保温性好，透波率达85％以上。
13、根据本专利技术，所述透波加热炉炉体内径为300-700mm，炉体高度为250-600mm，炉体壁厚为15-30mm；炉体内径小于300mm无法容纳大多数目标体，炉体内径大于700mm则成型难度过大；炉体高度小于250mm不足以容纳目标体，炉体高度大于600mm则无法成型；壁厚小于15mm强度不足，壁厚大于30mm则质量过大。优选地，炉体内径为500mm，炉体高度为500mm，炉体壁厚为20mm，可满足绝大多数目标体样件的测试需求。
14、根据本专利技术，所述透波加热炉通电时炉体迅速升温并通过热辐射加热内部的目标体，在整个雷达测试过程中可以维持对目标体的程序性加热和保温。
15、根据本专利技术，所述雷达测试仪器启动馈源射出球面波，经紧缩场转换后形成伪平面波，伪平面波透过透波加热炉到达高温目标体，被高温目标体反射的电磁波又依次经紧缩场、馈源回到雷达测试仪器，雷达本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：包括微波暗室、透波加热炉、龙门架、旋转试验台和控制单元；所述微波暗室设有聚氨酯吸波角锥、馈源、紧缩场和雷达测试仪器；所述雷达测试仪器用于完成目标体升温后的雷达测试程序；透波加热炉用于目标体的在线加热和保温；龙门架用于透波加热炉炉盖的起吊与盖合；旋转试验台用于承载和旋转透波加热炉及其内部的目标体；控制单元用于控制透波加热炉、旋转试验台和龙门架的运行；所述透波加热炉采用耐热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物复合材料制造，所述自发热透波蒙烯石英纤维织物内嵌于所述热透波陶瓷内部中央位置，制备成热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物的三明治结构复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：龙门架的支撑横跨在微波暗室外部，所述微波暗室顶部设有活动开口用于龙门架起吊装置的作业，所述活动开口打开时起吊装置进入微波室起吊与盖合透波加热炉的炉盖实现目标体的取放，所述起吊装置离开微波暗室时活动开口关闭；所述聚氨酯吸波角锥贴覆于微波暗室内壁；所述紧缩场、馈源、旋转试验台依次在微波暗室内纵向摆放，透波加热炉安装于旋
3.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述热透波陶瓷为氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和氧化锆陶瓷中的一种或多种复合陶瓷，成型方法为干压成型、冷等静压、注浆成型、凝胶成型和热压铸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所自发热述蒙烯石英纤维织物为石墨烯/石英纤维复合材料，使用高温化学气相沉积的方法，在石英纤维织物表面生长连续石墨烯薄膜，具有透波、高导电、高导热以及红外发射效率高等特性，方阻在30-5000Ω/sq范围内。
5.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述热透波陶瓷材料介电常数和介电损耗低，透波率高于85％，能够承受1000℃以上高温；所述自发热蒙烯石英纤维织物介电常数和介电损耗低，透波率高于85％。
6.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述自发热蒙烯石英纤维织物厚度为1-5mm。
7.根据权利要求2所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述自发热蒙烯石英纤维织物表面呈U字型贯穿导电电极，通电即可自发热，并通过调节电压对温度进行控制，发热温度达800℃，温度控制精度达±1℃。
8.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述透波加热炉外部整体采用石棉、陶瓷纤维棉或透波隔热瓦进行随形包裹形成隔热层，所述透波加热炉整体呈现茶杯状圆柱型结构，炉底与炉壁为一体式，炉盖为分体式，炉盖内侧加工有凹槽，凹槽内设有耐高温密封硅胶垫圈与炉体形成装配，炉盖顶部设有吊环配合龙门架起吊；所述透波加热炉炉体内径为300-700mm，炉体高度为250-600mm，炉体壁厚为15-30mm；所述聚氨酯吸波角锥由实心聚氨酯角锥型吸波材料制成，表面呈角锥状。
9.一种微波暗室在线高温测试方法，其特征在于：利用权利要求8所述的一种微波暗室在线高温测试系统,步骤一：测试前准备，在线高温测试系统开机，使用雷达测试仪器设置雷达测试各项参数，使用控制单元设置透波加热炉的加热温度；步骤二：打开微波暗室活动开口，使用控制单元控制起吊装置缓慢通过活动开口进入微波暗室到达透波加热炉位置，与吊环对接好后缓慢起吊打开炉盖；将目标体放入透波加热炉内，使用控制单元控制起吊装置缓慢下降闭合炉盖后松开吊环，再次缓慢通过活动开口离开微波暗室，关闭活动开口；步骤三：使用控制单元启动透波加热炉开始升温同时加热目标体，待温度到达所设定温度后保持；步骤四：启动雷达测试程序，记录目标体反射的电磁波；步骤五：关闭透波加热炉电源，重复步骤，待透波加热炉和目标体冷却至室温时，取出目标体，测试结束。
10.根据权利要求9所述的一种微波暗室在线高温测试方法，其特征在于：在测试前可以事先制作一个不含电极的透波加热炉作为对比炉，在准备阶段前先在未加热和放置目标体情况下分别测试两个炉子的透波特性，所测得的参数，用于修正升温测试后电极带来的影响；也可以在没有放置目标件的情况下按照上述五个步骤做个加热炉的测试，用于修正炉子加热后炉子本身透波变化对目标件测试结果的影响。
...【技术特征摘要】
1.一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：包括微波暗室、透波加热炉、龙门架、旋转试验台和控制单元；所述微波暗室设有聚氨酯吸波角锥、馈源、紧缩场和雷达测试仪器；所述雷达测试仪器用于完成目标体升温后的雷达测试程序；透波加热炉用于目标体的在线加热和保温；龙门架用于透波加热炉炉盖的起吊与盖合；旋转试验台用于承载和旋转透波加热炉及其内部的目标体；控制单元用于控制透波加热炉、旋转试验台和龙门架的运行；所述透波加热炉采用耐热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物复合材料制造，所述自发热透波蒙烯石英纤维织物内嵌于所述热透波陶瓷内部中央位置，制备成热透波陶瓷/自发热透波蒙烯石英纤维织物的三明治结构复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：龙门架的支撑横跨在微波暗室外部，所述微波暗室顶部设有活动开口用于龙门架起吊装置的作业，所述活动开口打开时起吊装置进入微波室起吊与盖合透波加热炉的炉盖实现目标体的取放，所述起吊装置离开微波暗室时活动开口关闭；所述聚氨酯吸波角锥贴覆于微波暗室内壁；所述紧缩场、馈源、旋转试验台依次在微波暗室内纵向摆放，透波加热炉安装于旋转试验台上，且旋转试验台与所述馈源之间设有聚氨酯吸波角锥屏风作电磁防护，避免旋转试验台对测试系统的测量精度产生影响；所述控制单元和雷达测试仪器置于微波暗室外，通过线路与暗室内机构连接。
3.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述热透波陶瓷为氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和氧化锆陶瓷中的一种或多种复合陶瓷，成型方法为干压成型、冷等静压、注浆成型、凝胶成型和热压铸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所自发热述蒙烯石英纤维织物为石墨烯/石英纤维复合材料，使用高温化学气相沉积的方法，在石英纤维织物表面生长连续石墨烯薄膜，具有透波、高导电、高导热以及红外发射效率高等特性，方阻在30-5000ω/sq范围内。
5.根据权利要求1所述的一种微波暗室在线高温测试系统，其特征在于：所述热透波陶瓷材料介电常数和介电损耗低，透波率高于85％，能够承受1000℃以上高温；所述自发热蒙烯石英纤维织物介电常数和介电损耗低，透波率高于8...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，李梦竹，王鹏飞，罗燊，孔娅，迟百宏，司道星，詹瑾，丁玉梅，张辉，王晓白，亓月，刘忠范，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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