大功率真空電子器件內(nèi)部溫度推算及測量技術(shù).pdf

1、大功率真空電子器件行波管是重要的微波功率電子器件，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如雷達(dá)，衛(wèi)星通訊，電子對抗等。由于相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展，對行波管的工作性能提出了更高的要求，行波管的熱特性研究和散熱性能的設(shè)計(jì)具有愈來愈關(guān)鍵的作用。目前對于行波管熱特性的研究很多，但對于其內(nèi)部溫度場測量的研究與討論卻很少涉及，并且對行波管內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測也較為艱難，實(shí)施難度高，而內(nèi)部溫度場測量的研究對于行波管散熱優(yōu)化設(shè)計(jì)和行波管內(nèi)外溫度場監(jiān)測具有十分關(guān)鍵的意義。行波管工作

2、時，整個器件會處于較高的溫度狀態(tài)，其中慢波結(jié)構(gòu)和收集極是發(fā)熱量最高的兩個部位，所以本文主要針對慢波結(jié)構(gòu)與收集極兩個結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了有限元仿真熱分析，并研制了行波管管體溫度測量系統(tǒng)以及提出了一種基于慢波結(jié)構(gòu)和收集極的熱仿真模型并結(jié)合GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對其內(nèi)部溫度場進(jìn)行預(yù)測的方法。
　　首先本文使用ANSYS有限元軟件建立了慢波結(jié)構(gòu)的有限元仿真模型，通過對螺旋線上電子撞擊產(chǎn)生的熱功率以及自身的高頻熱損耗的計(jì)算，然后將計(jì)算結(jié)果當(dāng)作熱載

3、荷加載到延遲線上，經(jīng)ANSYS仿真分析，得到慢波結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)態(tài)下的溫度云圖與熱流矢量圖以及由內(nèi)向外的溫度傳播路徑圖;還建立了收集極的有限元仿真模型，根據(jù)電子注撞擊收集極內(nèi)筒的分布狀況，采用不均勻加載方式施加熱載荷，經(jīng)過ANSYS仿真分析，得到收集極的熱穩(wěn)態(tài)下的溫度云圖和熱流矢量圖。通過對慢波結(jié)構(gòu)以及收集極的熱仿真模型的建立，為之后內(nèi)部溫度場預(yù)測的相關(guān)研究打下了基礎(chǔ)。
　　然后本文設(shè)計(jì)并研制了行波管管體溫度測量系統(tǒng)，并應(yīng)用該系統(tǒng)對工作

4、在不同狀態(tài)下的行波管進(jìn)行了管體溫度實(shí)際測量，并根據(jù)測量的結(jié)果使用二維插值算法以及MATLAB工具進(jìn)行了三維溫度云圖的繪制，使管體溫度顯得更加直觀方便。
　　最后本文根據(jù)慢波結(jié)構(gòu)以及收集極的ANSYS熱仿真模型，并結(jié)合遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了其內(nèi)部溫度預(yù)測方法。該方法首先建立GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后運(yùn)用ANSYSY仿真模型采集數(shù)據(jù)樣本，最后通過輸入管體的溫度點(diǎn)經(jīng)訓(xùn)練完畢的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出內(nèi)部熱流密度分布，得到內(nèi)部熱流密度分布后