诊断中性束功率测量系统的研究

论文摘要

诊断中性束(Diagnostic Neutral Beam,简称DNB)装置用于对TOKAMAK提供诊断的中性束流,此束流轰击TOKAMAK中的等离子体,借以分析等离子体的运行参数。而DNB功率测量是在DNB向TOKAMAK注入粒子前获取中性束流的功率大小及其分布情况,以便施行有效的控制。 本文介绍了DNB功率测量系统的设计研究过程,包括功率测量系统的设计方案论证、系统的结构、功能和工作原理,硬件组成及软件的设计;讨论了14路热电偶信号放大调理电路、过压保护电路、数据采集卡与现场采集计算机等功能单元的设计与调试、功能单元之间的信号传送和协调及现场数据的处理;利用TCP/IP网络通信协议和Client/Server编程模式,编程实现了采集机与主控室的网络数据传输,直至控制室可以监视、操纵整个功率测量过程。 DNB功率测量系统采用两种方法测量诊断中性束流的功率,即:在已知束流脉冲宽度下通过测量冷却水的能量增量确定靶能量的大小;通过测量靶纵向和横向的功率密度,拟合出整个靶面上的能量密度,再积分得到靶能量的大小。文中对这两种测量方法也作了介绍和对比,并分析了测量结果的可信性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 中性束注入加热国内外发展概况
• 1.2 课题的来源、目的及课题所研究的主要内容
• 1.3 课题的意义
• 第二章 诊断中性束装置简介
• 2.1 离子源
• 2.2 离子源电源系统
• 2.3 中性化室
• 2.4 主真空室
• 2.5 偏转磁铁
• 2.6 漂移管道
• 2.7 真空抽气系统
• 2.8 束功率测量系统
• 2.9 其它系统
• 第三章 DNB功率测量系统方案论证
• 3.1 测量系统组成
• 3.2 DNB功率测量系统方案选择
• 3.2.1 敏感元件的选择
• 3.2.2 变送元件的选取
• 3.2.3 显示元件的选取
• 3.2.4 通信总线和采集卡的选择
• 3.2.5 测量软件的选择
• 第四章 DNB功率测量系统硬件
• 4.1 测量系统工作原理
• 4.1.1 采样测量法
• 4.1.2 冷却水法测量
• 4.2 DNB测量系统的热敏元件-热电偶
• 4.2.1 热电偶常见问题
• 4.2.2 热电偶的焊接及安装
• 4.2.3 K型热电偶的特性
• 4.2.4 对 DNB测量系统所用热电偶的标定试验
• 4.3 热电偶信号调理器AD595
• 4.3.1 AD595结构和功能介绍
• 4.3.2 另类热电偶信号的特殊处理
• 4.4 PCI-9112多功能数据采集卡
• 4.4.1 PCI-9112具体参数
• 4.4.2 PCI-9112的工作方式
• 4.4.3 诊断中性束注入功率测量实验对采集系统的要求
• 4.5 DNB电流电压保护器件（具有浪涌抑制能力的TVS）
• 4.5.1 TVS的性能
• 4.5.2 TVS的应用
• 4.6 测量中的电容滤波
• 第五章 DNB功率测量系统程序设计
• 5.1 PCI-9112采集卡对模拟信号的采集
• 5.1.1 PCI-9112采集模拟量的软件工作方式
• 5.1.2 DNB数据采集程序的编写
• 5.2 测量中网络通讯程序的编写
• 5.3 功率测量结果的显示
• 第六章 数据处理及误差分析
• 6.1 功率测量额定系统参数下的计算
• 6.1.1 DNB功率测量靶工作于额定功率下热力学特性的计算
• 6.1.2 由采样铜柱温升计算其功率密度
• 6.2 DNB功率测量靶一维非稳态导热的数值计算
• 6.2.1 轰击过程中的导热数值计算
• 6.2.2 轰击后的温度分布数值计算
• 6.3 测量结果的误差分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 个人论文
• 附录