工程电磁场试验讲义最新讲解

1、THQXF-1 型 磁悬浮实验仪实验一、实验目的1观察磁悬浮物理现象。2深化对磁场能量、电感参数和电磁力等知识点的理解。二、实验仪器THQXF-1 型 磁悬浮实验仪及配件。三、实验原理根据法拉第电磁感应定律， 闭合导体回路中的磁通量变化时， 回路中就会产生感应电动 势，如果回路的电阻较小，则感应电动势将使回路中产生很大的感应电流。在大块导体中， 因感应电流呈涡漩状，故称为电涡流。电涡流可使导体发热，也可以产生电磁力效应。本实验装置中，如图所示利用扁平盘状线圈在调压器提供的 50Hz 交变电流激励下产生 交变磁场。 铝板自身构成闭合回路， 在励磁磁场的作用下铝板中感生涡流。 励磁线圈产生的 磁场

2、与铝板中涡流产生的感应磁场存在相互斥力， 当电流增大到使两磁场间的作用力大于线 圈自身的重力时，线圈便会浮起呈现磁悬浮状态。图 1 磁悬浮示意图图 2 线圈驱动电流与涡流的对应关系当线圈中通过电流 i1 时，i1 sin t为驱动电流的角频率；则铝盘中涡流 i2 可以表示为i2 M sin( t )式中 M为涡流的感应系数， 其值与线圈与导电铝板之间的距离相关； 为涡流与线圈驱 动电流之间的相位差。取驱动电流与感生涡流之间的相互作用系数为M，则线圈与铝板之间的作用力可表示为f (t) M M sin tsin( t )1令 A=M M，由 sin tsin( t ) cos cos(2 t )

3、 可得Af (t) cos cos(2 t )由上式可知，作用力 F分为两部分，一部分为交变力， 其频率为驱动电流的两倍 ( 100Hz )， 另一部分为常量，表示为平均斥力，当平均斥力与重力平衡时，导体即可悬浮于空中振动。四、实验步骤1电磁悬浮实验1) 将铁质圆立柱安装在塑料底座上。2) 将线圈放置于塑料底座上。3) 将调压器调节手柄逆时针旋到底，使指针指向0V 。4) 将 10mm 厚铝板放置于线圈之上。5) 将电源输出接于线圈两接线柱上。6) 打开电源开关， 顺时针旋转调压器调节手柄， 使输出电压缓慢增加， 铝板随之浮起。7) 按表 1 记录线圈通过的电流及铝板悬浮的高度(输出电流不要超

4、过10A )。8) 将调压器调节手柄逆时针旋到底，使指针指向0V ，关闭电源。表 1 选择 13mm 铝板时线圈悬浮高度与线圈驱动电流间的关系电流( A )066.577.588.59高度( mm )2铝板厚度对悬浮高度的影响实验1) 改用塑料圆柱安装在塑料底座上。2) 将 13mm 铝板固定于塑料底座上，线圈放于铝板之上。3) 检查调压器调节手柄是否逆时针旋到底，使指针指向0V 。4) 将电源输出接于线圈两接线柱上。5) 记下线圈上表面所处的高度。6) 打开电源开关，顺时针旋转调压器调节手柄，使输出电压缓慢增加。7) 按表 2 记录线圈通过的电流及线圈悬浮高度(输出电流不要超过10A )。8

5、) 将调压器调节手柄逆时针旋到底，使指针指向0V ，关闭电源。表 2 选择 13mm 铝板时线圈悬浮高度与线圈驱动电流间的关系电流( A )066.577.588.59高度（ mm ）（ 9）用 6mm 铝板替换 13mm 铝板，重复步骤（ 3）（ 8）并将数据记入表 3。 表 3 选择 6mm 铝板时线圈悬浮高度与线圈驱动电流间的关系电流（ A ）066.577.588.59高度（ mm ）3介质材料对悬浮高度的影响实验1）将铁质圆柱安装在塑料底座上。2）将 13mm 铝板固定于塑料底座上，线圈放于铝板之上。3）将调压器调节手柄逆时针旋到底，使指针指向0V 。4）将电源输出接于线圈两接线柱上

6、。5）记下线圈上表面所处的高度。6）打开电源开关，顺时针旋转调压器调节手柄，使输出电压缓慢增加。7）按表 4 记录线圈通过的电流及悬浮高度（输出电流不要超过10A ）。8）将调压器调节手柄逆时针旋到底，使指针指向0V ，关闭电源。表 4 选择铁质圆柱时线圈悬浮高度与线圈驱动电流间的关系电流（ A ）066.577.588.59高度（ mm ）五、数据处理1根 据表 1，做出铝板悬浮高度与线圈驱动电流间关系的曲线2根据表 2 和表 3中的数据，做出铝板厚度不同时线圈悬浮高度与线圈驱动电流间关系的曲线。3根据表 2 和表 4中的数据，做出有无铁柱两种情况下线圈悬浮高度与线圈驱动电流 间关系的曲线。

7、以此了解铁质材料对电磁场分布的影响。六、注意事项1在通电状态下应特别注意不要将电源输出端短路。实验过程中应遵守以下两点：1） 开始做实验时，先将线路连好，然后打开电源开关。2） 实验完毕后，先关闭电源开关，然后将连接导线拆除。2实验过程中线圈温度上升很快，当温度达到120时温度保护开关会自动断开（以免将线圈烧坏） ，冷却到 80时会自动闭合。3实验过程中，线圈温度较高，不要让皮肤接触到线圈，以免烫伤。THQHC-1 型 亥姆霍兹线圈磁场测定仪实验亥姆霍兹线圈磁场测定实验是物理实验中的典型实验， 通过该实验可以学习和掌握弱磁 场的测量方法，证明磁场叠加原理，描绘磁场分布。一、实验目的1测量单个圆

8、线圈 x轴上的磁场分布；2测量线圈 A、 B单独在轴线上某点产生的磁感应强度BA 、 BB以及亥姆霍兹线圈在此点产生的磁感应强度 BA B，并验证 BA+BB=BA B；3测量亥姆霍兹线圈间距为 7cm ， 10cm， 15cm时， x轴上的磁场分布，并进行比较；4测量单个圆线圈 y 轴上的磁场分布；5测量亥姆霍兹线圈间距为 7cm时， y 轴上的磁场分布。二、实验原理1通电圆线圈轴线上的磁场分布设圆线圈的半径为 R，匝数为 N ，在通以电流 I 时，则线圈轴线上一点 P的磁感应强 度 B 等于：B0IR 2N2 R2 x20IN2R 12 x2 R21)式中 0 为真空磁导率，x为 P点坐标

9、，原点在线圈中心，线圈轴线上磁场B 与 x的关系，如图 1 所示。O图 1 通电圆线圈 B x 曲线2亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布亥姆霍兹线圈是由一对半径 R 、匝数 N 均相同的圆线圈组成，二线圈彼此平行而且共图 2 亥姆霍兹线圈结构O。图 3 亥姆霍兹线圈 B x 曲线给二线圈通以同方向、 同大小的电流 I ，它们在轴上任一点 P 产生的磁场的方向将一致，A线圈对 P点的磁感应强度 BA 等于：22）0 IR2 NB A 2 3 22 R 2 3 22 R x2 R2 xB 线圈对 P 点的磁感应强度 BB 等于：3）在 P点处 A、 B的合场强 Bx 等于：BxR2R x 232 2R2

10、R x 2R 2 xR 2 x220IR2N20IR2N24）由式（ 4）可以看出， B是 x 的函数，公共轴线中点x 0处 B值为：很容易算出在 x 0处和 x R 处两点 Bx值的相对差异约为 0.012%，在理论上可以证10明，当二线圈的距离等于半径时，在原点 O 附近的磁场非常均匀，图 3 为 B x曲线。 x三、实验器件THQHC-1 型 亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪四、实验步骤仪器需要开机预热 30 分钟，并对特斯拉计调零后，才能进行实验测量。（一） x 轴（线圈轴心）磁场分布的测量1单个圆线圈 x 轴磁场分布的测量使线圈 A 的中心线对准刻度标尺的 17.5cm 处，另一个线圈放置

11、在一边。调节线圈励磁 电流电位器， 把励磁电流调节到 0.50 A 。移动滑块 ，使滑块 的中心对准刻度标尺的 6cm 处。 记下此时磁场的大小，然后把滑块 往右移动，每隔 1cm 测量一次，把所测得的数据填入表 （1）。表（ 1）单个圆线圈 x轴磁场分布数据位置 /厘米678910111213141516坐标 /厘米-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10磁场 /毫特位置 /厘米17181920212223242526坐标 /厘米12345678910磁场 /毫特2验证磁场叠加原理使线圈 A的中心线对准刻度标尺的 12.5cm 处，使线圈 B 的中心线对准刻度标尺的 22 .5cm 处；

12、调节线圈励磁电流电位器，把励磁电流调节到 0.50 A ；移动滑块，使滑块 的中心线对准刻度标尺的 6cm处，分别记下此时线圈 A、 B单独在此点产生的磁感应强度 BA 、 BB 以及亥姆霍兹线圈在此点产生的磁感应强度BA B ，然后把滑块往前移动，每隔2cm 测量一次，把所测得的数据填入下表（2）。表格（ 2）磁场叠加数据滑块位置 / 厘米坐标 /厘米BA /毫特BB /毫特BA B /毫特误差6-58-410-312-214-11601812022232442653亥姆霍兹线圈轴线磁场分布的测量亥姆霍兹线圈间距为 7cm使线圈 A的中心线对准刻度标尺的 14cm 处，使线圈 B的中心线对准

13、刻度标尺的 21cm 处；调节线圈励磁电流电位器，把励磁电流调节到 0.50A ；移动滑块，使滑块的中心线 对准刻度标尺的 2cm 处。记下此时磁场的大小， 然后把滑块往右移动， 每隔 1cm 测量一次， 把所测得的数据填入表（ 3）。表（ 3）亥姆霍兹线圈间距为 7cm时， x轴磁场测量数据位置 / 厘米234567891011坐标 / 厘米-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5磁场 / 毫特位置 / 厘米12131415161718192021坐标 / 厘米-4-3-2-1012345磁场 / 毫特位置 / 厘米222324252627282930坐标 / 厘米67891011

14、121314磁场 / 毫特亥姆霍兹线圈间距为 10cm使线圈 A的中心线对准刻度标尺的12.5cm 处，使线圈 B 的中心线对准刻度标尺的22 .5cm 处；调节线圈励磁电流电位器，把励磁电流调节到0.50 A ；移动滑块，使滑块的中心线对准刻度标尺的 2cm 处。记下此时磁场的大小， 然后把滑块往右移动， 每隔 1cm 测量一次，把所测得的数据填入表（4）。表（ 4）亥姆霍兹线圈间距为 10cm时， x轴磁场测量数据位置 / 厘米234567891011坐标 / 厘米-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5磁场 / 毫特位置 / 厘米1213cm1415161718192021坐标

15、 / 厘米-4-3cm-2-1012345磁场 / 毫特位置 / 厘米2223cm24252627282930坐标 / 厘米67cm891011121314磁场 / 毫特亥姆霍兹线圈间距为 15cm使线圈 A的中心线对准刻度标尺的 10cm 处，使线圈 B的中心线对准刻度标尺的 25cm 处；调节线圈励磁电流电位器，把励磁电流调节到 0.50A ；移动滑块，使滑块的中心线 对准刻度标尺的 2cm 处。记下此时磁场的大小， 然后把滑块往右移动， 每隔 1cm 测量一次， 把所测得的数据填入表（ 5）。表（ 5）亥姆霍兹线圈间距为 15cm时， x轴磁场测量数据位置 /厘米234567891011

16、坐标 /厘米-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5磁场 /毫特位置 /厘米12131415161718192021坐标 /厘米-4-3-2-1012345磁场 /毫特位置 /厘米222324252627282930坐标 /厘米67891011121314磁场 /毫特（二） y 轴磁场分布的测量1单个圆线圈 y 轴磁场分布的测量使线圈 A的中心线对准刻度标尺的 17.5cm 处，线圈 B放置在一边不用，调节线圈励磁 电流电位器，把励磁电流调节到 0.90A ；移动滑块，使滑块的中心线对准刻度标尺的 16cm 处。然后移动滑块，使滑块的中心线对准刻度标尺的1.5cm 处，记下此时磁场的

17、大小，然后把滑块往前移动，每隔 0.5cm 测量一次，把所测得的数据填入下表（ 6）。表（ 6）单个圆线圈 y轴磁场测量数据滑块位置 /厘米1.522.533.544.555.566.5坐标 /厘米-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5磁场 /毫特2亥姆霍兹线圈间距为 7cm 时， y轴磁场分布的测量使线圈 A的中心线对准刻度标尺的 14cm 处，使线圈 B的中心线对准刻度标尺的 21cm 处；调节线圈励磁电流电位器，把励磁电流调节到 0.90A ；移动滑块，使滑块的中心线 对准刻度标尺的 16cm 处。然后移动滑块，使滑块的中心线对准刻度标尺的2cm 处，记下此时磁场的大小

18、，然后把滑块往前移动，每隔 0.5cm 测量一次，把所测得的数据填入下 表（ 7）。表（ 7）亥姆霍兹线圈间距为 7cm时， y轴磁场测量数据滑块位置 /厘米1.522.533.544.555.566.5坐标 /厘米-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5磁场 /毫特五、实验数据处理1根据表格（ 1）中的实验数据，绘制单个圆线圈x 轴方向的磁场分布曲线；2根据表格（ 2）中的实验数据，验证磁场叠加原理；3根据表格（ 3）中的实验数据，绘制亥姆霍兹线圈间距为7cm时， x轴方向的磁场分布曲线；4根据表格（ 4）中的实验数据，绘制亥姆霍兹线圈间距为10cm时， x 轴方向的磁场分布

19、曲线；5根据表格（ 5）中的实验数据，绘制亥姆霍兹线圈间距为15cm时， x 轴方向的磁场分布曲线；6根据表格（ 6）中的实验数据，绘制单个圆线圈y 轴方向的磁场分布曲线；7根据表格（ 7）中的实验数据，绘制亥姆霍兹线圈间距为7cm 时， y轴方向的磁场分布曲线。六、思考题为什么每测量一点的磁感应强度，都要对特斯拉计进行调零？磁场水平分量测量实验一、实验目的1. 学习测量地磁场水平分量的方法；2. 了解正切电流计的原理；3. 学习分析系统误差的方法二、实验仪器1. THQDF-1型 地磁场分量测量实验仪2. TH-CS1型 直流数显恒流源三、实验原理1. 地磁场与地磁要素 地球是一个大磁体，

20、地球本身及其周围空间存在的磁场叫做 “地球磁场” 又称地磁场， 其主要部分是一个偶极场。地心偶极子轴线与地球表面的两个交点称为地磁极，地磁的南 （北）极实际上是地心磁偶极子的北（南）极，如图1。地心磁偶极子的磁轴 NmSm与地球的旋转轴 NS斜交一个角度 0 ， 0 11.50 。所以地磁极与地理极相近但不相同，地球 磁场的强度和方向随地点、时间而发生变化。地球表面任何一点的地磁场的磁感应强度矢量B 具有一定的大小和方向。 在地理直角坐标系中如图 2 所示。 O 点表示测量点， x 轴指向北，即为地理子午线（经线）的方向； y 轴 指向东，即为地理纬线方向； z 轴垂直于地平面而指向地下。 x

21、Oy 代表地平面。 B 在 xOy 平 面上的投影 B| 称为水平分量，水平分量所指的方向就是磁针北极所指的方向，即磁子午线 的方向； 水平分量偏离地理真北极的角度 D 称为磁偏角， 也就是磁子午线与地理子午线的夹 角。由地理子午线起算，磁偏角东为正，西偏为负。B 偏离水平面的角度 I 称为磁倾角。在北半球的大部分地区磁针的 N 极下倾， 而在南半球， 则磁针的 N 极向上仰， 规定 N 极下倾为 正，上仰为负。 B 的水平分量 B| 在 x、y 轴上的投影，分别称为北向分量 Bx 和东向分量 By； B在 Z 轴上的投影 Bz称为垂直分量。故某一地点 O 的地磁要素有：地磁场总磁感应强度 B

22、，磁倾角 I，磁偏角 D，水平分量 B| ，垂直分量 Bz，北向分量 Bx，东向分量 By。 不难看出，它们是 B 在各个坐标体系中的坐标值，比如Bx、By、Bz就是 B 在直角坐标系中的坐标值， 而 Bz、B| 、D和 D、B| 、I 则分别是 B在柱面坐标系和球坐标系中的坐标值， 这三种坐标体系是彼此独立的，在它们之间，存在着如下的变换关系：2 2 2B2 B2/ B2 z2 2 2BxB/cosD,ByB/sinD,BzB/t g,IB2/B2xB2yB B/ secI Bz cscI ；By tgD BByx1）如果知道其中独立的三个，其它四个就可以计算出来。确定某一点的地磁场通常用磁

23、偏角，磁倾角和水平分量 B/ 三个独立要素2. 利用正切电流计算原理，测定地磁场的水平分量B|在奥斯特（ Oersted ）发现电流的磁效应后不久，毕奥一沙筏尔（ Biot-Savert ）随后 就找出一个很有用的磁场公式。如图 3 所示，将通电流的导线长 S 分成无数小线段 S，则 每一小段 S 对于 P点的磁场都会有贡献：2）B 0 i S sin其中 r 为 P点和 S 的距离；为 OP与 S间的夹角；4 10 7 N / A2 为常数。 B 在 90 时最大， 0 时式（ 2）又称为毕奥沙筏尔定理。在一定距离r 下，最小。磁场 B 的方向与 S 和 OP线所构成的面垂直。一个圆形导线在

24、圆心所产生的磁场很容易由式（2）计算得知，这时S 和 P 点的距离r 一定，而且 sin sin90 O1，所以 S1 S2Sn 2 rii故B0 2 （2 r） 0（3）4 r 2 2r很明显的，磁场 B 的方向为垂直于圆圈面的方向 （ 以安培右手定则判断 若式（ 2）和式（ 3）中， B 以特斯拉为单位， S 和 r 以米为单位。对于）。n 圈的磁场为：B 0 ni2r4）在正切电流计中，圆形线圈产生的磁场和地球磁场水平分量所合成的磁场方向可由一 指南针来测得。若 B| 表示在线圈中心位置的地球磁场水平分量，而将线圈置铅直并在磁子 午面上，则线圈所产生磁场 H和地磁水平分量 B| 方向互相

25、垂直，假定测量的磁针长度很小，则对此磁针两极 m和 -m 所受的磁力大小一样，都是在圆圈中心处B 和 B| 的合成磁场，如图4 所示，因此，此磁针会与磁（ mN-mS）南北向（即线圈没电流通过时的磁针指向）有 角的偏转。由于在一定电流下的磁针会平衡在这偏转的角度上，所以H 和 HO所生的力偶应该大小相等，也就是说mB(PO OP) mB | (QO OQ) (5)或 mH NScos mB| NSsin( 6)故B= B| tan （ 7）式（ 7）代入式（ 4） B| 0 ni（ 8）2 r tan根据（ 8）式，测定时磁针偏转角度的正切值、线圈匝数n 和线圈内电流 i ，就可间接测量地磁场

26、分量，磁针之偏角不宜太大和太小，一般在150750 间为佳。3. 正切电流计的组成在 THQDF-1地磁场分量实验仪中，如图 5，圆形线圈由 TH-CS1 数显恒流源提供电流， 产生磁场。在线圈中心位置磁场相对均匀，可有式（4）准确得到。圆形线圈产生的磁场和地球磁场水平分量所合成的磁场方向可由一地质罗盘仪测得。地质罗盘式样很多，但结构基本是一致的，我们常用的是圆盆式地质罗盘仪。由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准觇板、水准器等几部分安装在一铜、铝或木制的圆盆内组成，地质罗盘仪结构如图 6 所示。其磁针一般为中间宽两边尖的菱形钢针，安装在底盘中央的顶针上，可自由转动，也 可按住磁针固定螺旋制动， 测量前

27、磁针自由摆动， 最后静止时磁针的指向就是磁针子午线方 向。进行测量时磁针指示角度由水平刻度盘读出，读数精度1O。01800 刻度线和线圈平行；0 1800刻度线。四、实验内容与步骤1将地质罗盘仪放置到罗盘仪支架上，使水平刻度盘的 调节整个实验仪的方向，使罗盘仪的磁针指向水平刻度盘的2调节实验仪的 4 个底脚，使罗盘仪的底盘水准器中的气泡处于水准器中央。此过程 中如磁针偏离 01800 刻度线重复步骤一。3将直流数显恒流源的输出接到励磁线圈， 分别接 com 和 100 匝。励磁电流选择 100mA 每隔 5mA 记录一次磁针的偏转角度，改变励磁电流的方向重复记录一组数据。五、实验报告1根据实验

28、记录的数据，利用（ 8）式直接计算地磁磁感应强度水平分量B/ 。求平均值得出地磁磁感应强度水平分量。线圈匝数： n线圈半径： r励磁电流 i（ A）偏转角度 1反向励磁电流 i （A）偏转角度 2 =( 1+ 2)/2B | 0 ni2 r tan2根据实验记录的数据，设 A n.i ， B=r.tan 作 A-B 曲线，其斜率为 k，则 k.u o/2 即 为地磁感应强度水平分量 B/ 。六、注意事项1正切电流计的线圈必须与地磁成水平;。2实验时仪器勿靠近铁磁物质。310 匝线圈的平均半径 r 100mm，20 匝线圈平均半径 r101mm，30 匝线圈的平均 半径 r102mm，50匝线圈

29、的平均半径 r103mm，100 匝线圈的平均半径 r105mm。微波分光仪实验1、布拉格衍射实验1）目的：任何的真实晶体，都具有自然外形和各向异性的性质，这和晶体的离子、原 子或分子在空间按一定的几何规律排列密切相关。晶体内的离子、原子或分子占据着点阵的结构，两相邻结点的距离叫晶体的 晶格常数。真实晶体的晶格常数约在 10-8厘米的数量级。 X 射线的波长与晶体的 常数属于同一数量级。实际上晶体是起着衍射光栅的作用。因此可以利用 X 射 线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间距和相互位置的排列， 以达到对 晶体结构的了解。2）原理本实验是仿照 X 射线入射真实晶体发生衍射的基本原理， 人

30、为的制作了一个 方形点阵的模拟晶体，以微波代替 X 射线，使微波向模拟晶体入射，观察从不 同晶面上点阵的反射波产生干涉应符合的条件。 这个条件就是布拉格方程， 即当 微波波长为 的平面波入射到间距为 a（晶格常数）的晶面上，入射角为 ，当 满足条件 n 2aCos 时（ n为整数），发生衍射。衍射线在所考虑的晶面反射线 方向。在一般的布拉格衍射实验中采用入射线与晶面的夹角（即通称的掠射角），这时布拉格方程为 n 2aSin 。我们这里采用入射线与晶面法线的夹角 （即 通称的入射角），是为了在实验时方便。3）系统构建系统布置如图 1 所示。模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵，当把模拟晶

31、体模拟晶体架上的中心孔插在支架上与度盘中心一致的一个销子上 架放到小平台上时，应使模拟晶体架晶面法线一致的刻线与度盘上的 0 刻度一 致。为了避免两喇叭之间波的直接入射， 入射角取值范围最好在 30度到 70 度之 间。图 1 布拉格衍射实验系统构建图4）实验操作先把模拟晶体架晶面法线与入射线调为 30 度（此为起始角度），活动臂与入 射线调为 60 度。逆时针匀速转动 DH926B 型微波分光仪的圆盘改变入射角，要 求一次转动 10 度。然后逆时针匀速转动 活动臂，要求一次转动 20 度。如此交替 转动直到入射线与活动臂成 140 度。随着活动臂的移动改变相应的反射角， 表头 显示的电压值也

32、相应的改变。 按照不同的入射角和相应的反射角分别记录相应的 电压值，然后，绘制布拉格衍射曲线。2、极化波的产生 /检测1）原理波的极化是用以描述电场强度空间矢量在某点位置上随时间变化的规律。无 论是线极化波、圆极化波或椭圆极化波都可由同频率正交场的两个线极化组成。若他们同相（或反相） 、等幅（或幅度不等）其合成场的波认为线极化波；若它 们相位相位差为 90，即 =90，幅度相等，合成场波为右旋或左旋圆极化波；若它们相位差为 0 90，幅度相等（或幅度不等） ，合成场波 为右旋或左旋椭圆极化波。DH30003型栅网组件是由两个栅条方向相差 90的栅网组成。 栅网（见图 2） 是在一金属框架上绕有

33、一排互相平行的金属丝，以反射平行金属丝的电场， DH30003型栅网组件与 DH926B型微波分光仪组合使用可获得圆极化波。图 2 DH30003 型栅网组件图 3 栅网实现波极化的原理图图 3 所示， Pr1为垂直栅网， Pr 2为水平栅网，当辐射喇叭 Pr0转角 45后， 辐射波的场分为 E与 E两个分量， Pr1 则反射 E分量，而 E 分量透过垂直 栅网被吸收； Pr2则反射 E分量，而 E分量透过水平栅网被吸收。这是转动 接收喇叭 Pr3，当 Pr3喇叭 E 面与垂直栅网平行时收到 E波。经几次调整辐射喇 叭Pr0的转角使 Pr3接收到的|E|=|E | ，实现了圆极化的幅度相等要求

34、。 然后 接收喇叭 Pr3 在 E与 E之间转动，将出现任意转角下的 |E|E| （或 |E | ）。这时改变 Pr2水平栅网位置，使 Pr3接收的波具有 |E|=|E |=|E |， 从而实现了 E与 E两个波的相位差为 90，得到圆极化波。由于测试条件所限， |E|与|E|、|E|不可能完全相等， Pr3转角 0 360 时 ， 总 会 出 现 检 波 电 压 的 波 动 ， 这 时 虽 有 Emin/Emax V min/V max 0.93 ，即椭圆度为 0.93 。可以认为基本上实现了圆极化波的要 求。2）系统构建如图 4，使 DH926B型微波分光仪两喇叭口面互成 90，半透射板与

35、两喇叭 轴线互成 45，将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上相应的旋 孔，使其固定在底座上。图 4 栅网实验系统构建图4）实验操作首先，调整测试设备的 Pr0的转角 d，使Pr3分别接收的 E1r 和E2r 幅度相等， 这时 d 50 ，同时 Pr0Pr1Pr2 Pr3的口面垂线彼此相垂直。其次改变 Pr2,使 Pr3处于 0 360 任何转角时，其接收的场幅度不变，找到 l0 处，可获得圆极化波。3、圆极化波左旋 /右旋1）装置简介电磁波极化天线是由方圆波导转换、介质圆波导和圆锥喇叭连接而成。 介质圆波导可做 360o旋转，并有刻度指示转动的角度，当 TE10 波经方圆波导转 换到

36、圆波导口面时则过渡为 TE11 波，并在介质圆波导内分成两个分量的波，即 垂直介质片平面的一个分量和平行介质面的一个分量。 适当调整介质圆波导 （亦 可转动介质片）的角度使两个分量的幅度相等时则可得到圆极化波。当圆极化波辐射装置方圆波导 （如图 5）使TE10的 EY波过渡到 TE11成为 ER 波后，在装有介质片的圆波导段内分成 Et和 En两个分量的波，因Et和En的速度不同，即 Vc = Vn Vt =V C/ r ，当介质片的长度 L 取得合适时，使 En波的相位超前 Et波的相位 90?，这就实现了圆极化波相位条件的要求；为使 En与 Et 的幅度相等， 可使介质片的 n 方向跟 Y

37、 轴之间夹角为 = 45?，若介质片的损耗 略去不计，则有 Etm=Enm=1/ 2 Erm ，实现了圆极化波幅度相等条件的要求 （有 时需稍偏离 45?以实现幅度相位的要求） 。为了确定圆极化波右旋、左旋的特性把 n转到Y 方向符合右手螺旋规则的 波，定为右旋圆极化波；把 n转到Y 方向符合左手螺旋规则的波，定为左旋圆 极化波。图 5 圆极化波辐射（或接收）装置2）系统构建系统构建时，如图6 所示，将 DH926B 型微波分光仪发射端喇叭换成DH30002 型电磁波极化天线，即如图 7 所示的圆锥喇叭，并使圆锥喇叭连接方 式同原矩形发射喇叭连接 （圆锥喇叭的方圆波导转换仍连接微波分光仪的衰减器和 DH1121B 型三厘米固态信号源的振荡器） ； DH926B 型微波分光仪的接收喇 叭（矩形喇