HL-2M 装置磁测量积分器设计

在核聚变实验中, 积分器是还原微分信号的基本手段,低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中 的重要环节。介绍了用于 HL-2M 装置磁测量的低漂移积分器系统。通过模拟与数字补偿相结合的方法减小漂移, 提高了信号间的测量精度。性能测试显示,积分器输出漂移小于 2mV/15s,积分时间常数精度优于 0.3%。该积分 器应用于 HL-2M 装置实验,满足磁测量系统的测量需要。     

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通过对托卡马克中模拟积分器积分误差的分析,设计了一种由数字信号处理部件动态抑制这些误差的斩波式积分器,并在实验中获得了长时间、低漂移的积分效果。     

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在一种自动补偿零漂积分器的基础上,设计了一种交替式积分器。该积分器把积分时间分割为短时间段,用两个自动补偿零漂积分器交替进行积分,通过累加电路将每段积分信号累加起来得到完整的积分信号。积分器采用CPLD控制时序,在400s内的漂移在10mV左右,能够满足EAST装置实验的需要。     

基于LabVIEW的罗柯线圈数字积分器的设计与实现

为满足使用罗柯线圈对超导导体的临界电流测试的需求,本文基于LabVIEW的同步采集与实时处理技术,设计了一套可搭配罗柯线圈的数字积分器,实现对罗柯线圈输出数据的采集与实时积分处理、显示以及数据回放等功能。该数字积分器相比模拟积分器具有易使用、误差低、低漂移等优点。实验测试结果表明该数字积分器的测试误差最大为0.8%,满足目前高温超导导体电流测试的要求。     

弧光灯热流标定系统光源的仿真设计

为改进现有弧光灯热流标定系统的光源装置,有必要对其进行仿真研究。以等亮度曲线分布为依据设计了氙灯模型,计算了氙灯发光功率的分布,借助角度切趾文件模拟了氙灯发光角度分布,然后建立了整个标定光源装置的仿真模型,计算了积分器出口处的辐照度。与实验数据比较,4种积分器出口平均辐照度实验值相对仿真值损失了约49%,且这种损失随着积分器口径增大而增大。经分析验证,仿真值损失的主要原因是实验所用椭球镜聚焦率比设计值衰减了约40%,损失会随着积分器口径增大的主要原因是所建氙灯模型较好地模拟了氙灯发光功率密度由阴极到阳极递减这一特征。     

一种新型陀螺动态漂移检测系统的设计

在分析传统陀螺动态漂移测量方法的基础上,介绍了一种新的高、低温陀螺动态漂移测量系统的原理和结构设计。该系统由计算机软件控制其检测全过程,系统的中心部件由CCD摄像机、图像采集卡和处理软件等构成。处理软件用VC开发而成,利用一种快速的目标跟踪算法,它能实时的跟踪目标并能画出其运动轨迹,计算出陀螺的动态漂移。实验证明了该系统的简单性和实用性,其分辨最小动态漂移角度的能力不低于1.8′。     

宽频带无源积分器的设计和实验

 为获得宽频带的无源积分器,建立了考虑杂散参数的等效电路并进行了电路仿真。结果表明无源积分器的频响上限由杂散参数决定。对于相同结构的积分器,增大RC积分常数,会使杂散参数的影响加剧,导致积分器的高频响应变差。使用同轴结构可以减小电容的杂散电感,提高积分器的带宽。对制作的RC常数为10 μs的同轴式积分器进行了频响实验。实验结果表明：在偏差小于5％的范围内,同轴式积分器带宽为50 kHz～80 MHz。在D-dot电压探头线下标定实验和初级试验平台(PTS)单路样机激光触发开关输出电压测量中,使用该同轴积分器获取的测量波形没有波形畸变和高频干扰。     

自持磁约束电子云的数值计算

本文以流体理论为基础,用数值计算方法研究了轴对称自持磁约束电子云.通过一种简化的方法计算出电子的密度分布、电位分布、漂移角频率和温度,其中准平准平衡态近似是必不可少的.计算结果基本上与实验符合.     

非线性漂移波在行波扰动下的绕数分岔与超级结构

在文献[1]中,数字计算揭示出在时空周期场驱动下,有阻尼的非线性漂移波方程其分岔图显示出某种标度的超级结构。本文指出,漂移波方程的扰动解与未扰系统的解之间的共振和因此而引起的绕数分岔,是出现这种超级结构的原因。由此计算的波数与频率之间的标度关系,与数字实验结果符合。 关键词：     

激光散斑漂移现象的理论模型与成像实验

基于傅里叶光学原理,建立了数值计算客观及主观激光散斑图样的方法.利用几何光学成像原理,推导了主观散斑现象中散斑及光斑漂移速率的表达式.搭建了成像实验装置,观察主客观散斑及其漂移现象.结合相关函数、快速傅里叶变换算法以及卷积定理,建立了基于图像处理定量计算散斑及光斑漂移量的方法.实验结果、数值计算结果、几何光学理论均互相符合,表明了数值方法与几何光学理论的正确性,为激光散斑漂移现象提供了系统性的研究方法和直观的理解.     

基于DSP交替式积分器设计

在DSP扣除斜率算法的基础上,设计了一种新型交替式积分器。该积分器利用DSP进行逻辑控制,使两个模拟积分器交替工作,减小两个积分器的积分时间,从而有效克服由于电容和温漂带来的误差,实现了对信号的长时间积分。同时采用Iqmath库函数实现定点处理器的运算来提高实时精度,很方便地实现了实时而准确的积分处理。     

Effect of parallel flows and toroidicity on cross-field transport of pellet ablation matter in tokamak plasmas

The first complete set of time-dependent equations describing the cross-field drift of ionized pellet ablation matter in tokamak plasma caused by polarization in the nonuniform magnetic field has been developed and solved numerically. Important new features impacting the drift dynamics have been identified, including the effect of pressure profile variations in the tokamak plasma, curvature drive by near-sonic field-aligned (parallel) flows, and the rotational transform of the magnetic field lines, and are considered from the viewpoint of the parallel vorticity equation. These new features are necessary to obtain favorable quantitative agreement between theory and experimental fuel deposition profiles for both inner and outer wall launched pellet injection cases on the DIII-D tokamak.     

托卡马克中带电粒子的直接损失问题研究

首次发现了托卡马克中存在迥异于通行粒子和香蕉粒子的第三种粒子, 这种粒子会由于漂移运动而摆脱磁场的约束. 研究了该类粒子在其速度空间上的类磁镜损失锥, 给出了这一损失锥的数学表达式, 分析了存在这一类粒子的物理成因, 模拟与数学分析的结果基本一致. 研究还发现, 回旋半径在二阶条件下带电粒子的轨道损失高于零阶情况, 且与装置参数密切相关.     

HT-7װ��HCN�źŲ����봦���㷨���

通过HCN信号的测量与处理来获得等离子体电子密度。采用硬件相位差计获取HT-7装置中原始HCN信号,根据对该信号特点的分析, 设计出信号去零漂、信号翻转、基于模糊逻辑的去噪处理算法。在HT-7装置实验中,使用该算法获得了较高精度的低噪音等离子体电子密度。     

无源RC积分器在多脉冲信号测量中的问题分析

由微分测量探头和积分器构成的微分积分测量系统广泛应用于脉冲电压和电流测量。依据无源RC积分器的等效电路,分析了在多脉冲信号测量中,无源RC积分器在实现微分信号的积分还原时,可以引起信号的平顶降和信号基线偏离,给出了平顶降和基线偏离与信号脉冲宽度和积分常数的定量关系,计算了在不同积分器参数和脉冲信号参数时的平顶降和基线偏离结果,并且与PSpice电路模拟结果进行了比较,两种结果一致。按照此定量关系,可以根据脉冲信号特点和测量要求,准确确定积分器参数。     

Geodesic mode spectrum modified by the energetic particles in tokamak plasmas

Effect of a minor concentration of the energetic particles on GAM spectrum in a tokamak is analyzed by drift kinetic theory taking into the account the electron current and diamagnetic drift. A novel method of Jacobi functions is applied to solve the drift kinetic equation for the energetic bounce particles in the limit of high bounce frequency in comparison with the GAM frequency. Using the Q-asymptotic of Jacobi function, it is shown that the energetic minority ions can form the continuum minimum/maximum at the NB or ICR power deposition maximum where the geodesic eigenmode may be excited. In this case, the electron current modeled by shifted Maxwell distribution overcomes the ion Landau damping threshold thus resulting in the GAM instability.     

Suppression of servo error uncertainty to 10~(-18) level using double integrator algorithm in ion optical clock

A universal locking model for single ion optical clocks was built based on a simple integrator and a double integrator.Different integrator algorithm parameters have been analyzed in both numerical simulations and experiments. The frequency variation measured by the comparison of two optical clocks coincides well with the simulation results for different second integrator parameters. According to the experimental results, the sensitivity of the servo error influenced by laser frequency drift with the addition of a double integrator was suppressed by a factor of 107. In a week-long comparison of optical clocks, the relative uncertainty of the servo error is determined to be 1.9 × 10~(-18), which is meaningful for the systematic uncertainty of the transportable single ~(40)Ca~+ ion optical clock entering the 10~(-18) level.