行波管主要部件的多點溫度測量與熱分析技術(shù).pdf

1、行波管是高功率寬頻帶的微波源和微波信號放大器，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對抗、衛(wèi)星通信等諸多領(lǐng)域，具有不可替代的重要地位。隨著行波管性能要求的提高，對行波管散熱的優(yōu)化設(shè)計提出了重大挑戰(zhàn)，其熱狀態(tài)分析越來越引起人們的關(guān)注，成為行波管穩(wěn)定性、可靠性和長壽命設(shè)計的關(guān)鍵因素之一。慢波結(jié)構(gòu)和收集極是行波管運行時發(fā)熱最嚴(yán)重的兩個主要部件，論文中主要進行了慢波結(jié)構(gòu)和收集極的有限元熱狀態(tài)分析，管體多點溫度測量分析技術(shù)，以及基于有限元模型和管體多點溫度的內(nèi)部

2、溫度場反演方法的研究。
　　使用有限元分析軟件ANSYS進行慢波結(jié)構(gòu)和收集極的熱狀態(tài)分析。首先分別建立了慢波結(jié)構(gòu)和收集極的有限元模型，然后針對其不同發(fā)熱特點和熱力學(xué)環(huán)境，設(shè)置熱分析條件，最后通過有限元熱分析計算，得到了它們的溫度場云圖和熱流矢量圖，并分析了影響它們溫度場分布的主要因素。
　　研制了行波管主要部件管體多點溫度測量系統(tǒng)，采用多路熱電偶傳感器，可同時測量16個位置點的溫度值，并通過USB接口將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中

3、進行分析和存儲。該系統(tǒng)使得行波管研究人員可以直觀地觀察行波管運行時管體的溫度變化，為行波管散熱設(shè)計提供了重要的數(shù)據(jù)支持，彌補了這方面專用檢測設(shè)備的空白。
　　使用行波管主要部件管體多點溫度測量系統(tǒng)，對兩種不同型號行波管的慢波結(jié)構(gòu)和收集極的管體溫度分布進行測量，測量了它們在不同頻率輸入信號下的溫度場變化情況。根據(jù)測得的溫度數(shù)據(jù)，基于二維插值算法繪制了慢波結(jié)構(gòu)和收集極的管體溫度云圖，直觀地反映了管體溫度場的變化。實驗結(jié)果表明，慢波結(jié)構(gòu)

4、和收集極的溫度分布會受到輸入信號頻率的影響，為行波管工作狀態(tài)監(jiān)控與分析提供重要的參考依據(jù)。
　　提出了一種基于有限元模型和管體多點溫度的慢波結(jié)構(gòu)和收集極內(nèi)部溫度場反演方法，通過建立慢波結(jié)構(gòu)和收集極有限元熱模型，以管體表面多點溫度為輸入?yún)?shù)，利用序列二次規(guī)劃(SQP)算法求解模型熱源分布情況，再使用有限元仿真計算獲得慢波結(jié)構(gòu)和收集極內(nèi)部溫度場反演結(jié)果。該方法以管體表面多點溫度反演內(nèi)部溫度場，無需在行波管內(nèi)部放置溫度傳感器，便可獲得較