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利用HL-2A装置实验数据,初步建立了面向ITERL DB2.0版本的能量约束数据库,采用了统计分析系统(SAS)对HL-2A约束数据进行了分析和评估,开展了能量约束时间对密度的定标律研究,并得到了初步结果。最后通过与ITER定标律和原ASDEX数据的比较,对HL-2A装置上L-模约束品质和欧姆加热条件下斯必泽电阻率对温度的依赖关系进行了讨论。     

基于傅里叶变换的单帧闭合条纹相位解调方法

提出一种有效的单帧闭合条纹解调方法,该方法采用傅里叶变换、带通滤波器和傅里叶逆变换估得初始相位,然后通过图像分割、相位符号校正和Zernike多项式拟合得到高准确度相位分布.用图像分割和相位符号校正解决了相位符号不确定性,用Zernike多项式拟合抑制了分割线附近的局部相位误差.数值分析了残余相位误差与干涉图参量(如倾斜量、离家量和随机噪音)之间的定性关系,结果表明:该方法所得相位与ZYGO移相干涉仪测试结果吻合较好,残余相位误差小于参考值的1/10,验证了该方法的有效性.     

电子学全息干涉术用于温度场测量

探讨了用电子学全息干涉术（双称数字全息干涉术）测量温度场分布及其变化的可行性，利用所设计的全息干涉实验光路，对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录，进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样，实验结果表明，与传统的光学全息干涉术相比，电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时，利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增，或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差，从而提高测量精度。此外，由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录，电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律，因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。     

HL-2A装置破裂预报系统设计与研究

国际上现代聚变实验的大装置纷纷发现破裂放电而导致电流突然中止，造成装置遭受重大的危害。因而在HL-2A装置上建立一种预报放电破裂先兆的报警系统，设计并实现了MHD的实时检测与处理系统。研究结果表明，该系统可以实时地预报放电破裂先兆．避免能量与电流突然衰竭。     

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介绍了一种处理HL-2A汤姆逊散射原始实验数据的新方法——最大似然法。该方法用数理统计的手段,通过使理论推导出的数据与实际采集到的散射数据最大可能的一致,得到了较准确的等离子体电子温度Te和密度ne。将计算所得的结果与现在汤姆逊散射系统所用的比值法得到的结果相比较,验证了该方法的可适用性,并能够克服比值法的一些缺陷。     

快速测定激光波长的算法研究

为了满足激光侦察的快速反应需要,应尽可能地缩短从激光入射到波长显示的时间间隔．在保证频谱分辨率不变的情况下,通过减少参与FFT运算的点数来缩短运算时间,提高激光波长测量装置的反应速度．分析了这种改进算法的原理,并给出了实验结果．实验结果表明:在本系统中此方法切实可行．     

一种提高激光波长测量精度的改进算法

分析了一种激光波长测定装置对波长较长的激光测量精度难以提高的原因,提出了用离散傅里叶变换精确测定有限长周期序列信号频率的改进算法.仿真结果表明:此算法切实可行,且有利于该装置测量精度的提高和测量范围的扩大.     

非对称空间外差干涉仪相位探测和漂移校正

针对多普勒非对称空间外差干涉技术,提出一种目标信号相位自校正的方法.首先通过连续采样单色光的干涉图跟踪绝对相位漂移;然后分段线性拟合不同风速下的干涉相位,通过计算两条拟合曲线距离去除相位漂移.搭建风速模拟实验平台,获得采样干涉图,并对相位误差进行校正.结果表明,在60.37 m/s的模拟风速下,相位漂移误差达到30.78 m/s,通过相位校正风速反演误差降低至3.51 m/s,风速精度得到较大改善.最终通过几组不同风速下的反演值得到了平均2.97 m/s的风速测量精度.     

基于二维傅里叶变换的单帧干涉图相位提取方法

针对大口径光学元件干涉测试过程中,测试装置和干涉腔长较大,气流扰动和环境振动对移相测试过程产生影响等问题,采用一种基于二维傅里叶变换的单帧干涉图处理方法,只需要对一幅空间载频干涉条纹图进行处理即可获得待测相位,具有抗振测试的优点。对该方法的基本原理和算法过程进行分析,并对近红外大口径移相平面干涉仪中600 mm口径的光学平晶进行了面形测试。实验结果表明:采用该方法所得波面峰谷值(PV)为0.112,波面均方根值(RMS)为0.014,与移相算法所得波面数据相比,波面峰谷值偏差不到(1/500);波面均方根值(RMS) 偏差几乎为零。     

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利用调制送气过程中观察到的冷脉冲传播,研究了在HL-2A装置欧姆放电条件下的电子热输运。从扰动输运方程出发,分析了电子热输运过程,利用在实验中获得的数据,进行了曲线拟合和数值计算,得到了在HL-2A装置欧姆放电条件下强场侧电子热输运系数的分布特征为χ=15-14(1-r2)2m2.s-1。     

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利用EAST装置单道远红外HCN激光干涉仪测量了等离子体中心道(R=1.82m)线平均电子密度。通过充气加料连续提升主等离子体密度,首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种不同状态：低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高,密度较低),高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低,密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。分析了EAST偏滤器在这三种不同状态下的物理现象。     

Multi-Channel FIR Laser Interferometer on the HL-2A Tokamak

In recent years, the high density plasma in the range of 10^19～ 10^20m^-3 have been operated in large or middle tokamak device in the world. A muhichannel far infrared interferometer for profile measurement of plasma density on HL-2A divertor tokamak is being developed, however the design of the interferometer will appear many new problem in face of experimental environment of the HL-2A divertor device, such as how to make both transmission and arrangement of optics of the interferometer, the effect of electromo- tive force on device and how about the vibration etc. According to the eight windows setting on the largest flange of the device we have to design a Michelson-type FIR laser interferometer with 8 probing channels and eight concave mirrors must be attached it to the inner wall of the vacuum vessel of the device. Therefore, there are many problems should be taken into account to resolve, for example, （ 1 ） the vibration-proof consider for muhichannel interferometer and HCN laser, （2） the stabilization and reliability of the mirror frame uum vessel, the mirrors, hanging on internal wall of vachow to prevent the sputtering to （3） the vacuum seal of the windows and the design of mobile seal for the shutter to avoid the sputter coating of plasma,     

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在HL-2A装置的电子回旋辐射(ECE)外差测量中,为实现电子温度剖面分布的绝对测量,采用双温度法和磁场扫描法分别对扫频和多道ECE测量系统进行了标定,获得了各道间的相对标定系数,并利用等离子体中心道Thomson散射测量的电子温度对ECE测量系统进行了绝对标定。结果表明,这两种方法都能实现可靠的标定,并对两者的优劣进行了比较和讨论。     

EAST远红外激光干涉仪与密度爬升实验研究

利用EAST装置单道远红外HCN激光干涉仪测量了等离子体中心道(R=1.82m)线平均电子密度。通过充气加料连续提升主等离子体密度,首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种不同状态：低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高,密度较低),高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低,密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。分析了EAST偏滤器在这三种不同状态下的物理现象。     

HL-2A装置电子密度多道干涉测量实验系统

电子密度是核聚变等离子体研究中的一个主要物理参数,为获取电子密度时空分布的准确信息,结合HL-2A装置结构特点设计并建立了八道FIR激光干涉仪测量系统。在长光路的布局中采用了介质波导传输,研制了长谐振腔高功率HCN波导激光器。另外为减少干扰影响在差拍信号数据采集电子学中采用了数字锁相滤波FPGA技术, 并用软件和硬件两种相位比较方法监测电子密度,实现了密度随时间变化的实时显示。在等离子体放电中干涉仪系统测量精度可达1/33条纹,相应密度约为1.3×10¹¹cm^-3,时间分辨为0.1ms。     

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用低杂波鉴相器对相位测量系统各通道经进行了相位校准,得到了各通道的相位电压关系曲线,并进行了线性拟合,线性拟合误差小于3°;推导出了相位电压关系表达式,与校准得到的相位电压曲线相比平均误差小于0.7°。该系统已成功用于HL-2A装置低杂波实验,对4支速调管的输出相位进行了测量,并得到了放电过程中相位随阴极高压波动的曲线,得出了阴极电压波动2.2%引起相位波动13.8°的结论。     

HL-2A 装置低杂波鉴相器标定与实验研究

用低杂波鉴相器对相位测量系统各通道经进行了相位校准,得到了各通道的相位电压关系曲线,并进行了线性拟合,线性拟合误差小于3°;推导出了相位电压关系表达式,与校准得到的相位电压曲线相比平均误差小于0.7°。该系统已成功用于HL-2A 装置低杂波实验,对4 支速调管的输出相位进行了测量,并得到了放电过程中相位随阴极高压波动的曲线,得出了阴极电压波动2.2%引起相位波动13.8°的结论。     

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介绍了HL-2A等离子体密度反馈控制系统的设计和实现。从密度反馈控制系统的设计原理、硬件设计和软件设计几方面,论述了等离子体密度反馈系统在HL-2A装置上的实现。实验证明,该系统实现了维持稳定可靠的密度波形的要求。     

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介绍了一种软X射线多道能谱测量的新方法,该方法用软件实现实时采集、数据处理并通过软X射线能谱计算及时显示电子温度。和传统的脉高分析器(PHA)相比,道数和时间分辨率可用软件设定。新方法采用一台配有高速A/D采集卡的个人计算机获取原始的模拟信号,开发了专用的处理软件用来处理电子温度。新方法已经应用于HL-2A装置实验,与其它方法测到的电子温度具有较好的一致性。