1、電磁丈量系統(tǒng)龔少博磁探針的丈量原理磁探針的丈量原理 磁探針是安裝在等離子體中或邊境處的小螺線管線圈，當(dāng)線圈所在空間中的磁場(chǎng)發(fā)生了變化時(shí)，由于穿過(guò)線圈橫截面的磁通 發(fā)生變化，在線圈兩端將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ：B：空間磁感應(yīng)強(qiáng)度在線圈軸向分量Seff=NS+S：N為線圈匝數(shù)，S為線圈橫截面積，S是引出線和接頭所構(gòu)成的雜散面積 EAST安裝中的磁探針類(lèi)型：小探針：丈量等離子體位置和外形 積分 中心磁場(chǎng)B 在Tokamak中普通在垂直于等離子體小環(huán)方向的截面上安裝一組小探針，反演等離子 體的位置和外形。Mirnov線圈：丈量MHD的不穩(wěn)定性 丈量信號(hào)不經(jīng)過(guò)積分器處置 Mirnov線圈安裝位置和數(shù)量與小

2、探針一樣要求：a.一切磁探針安裝的空間位置準(zhǔn)確b.一切磁探針有標(biāo)定準(zhǔn)確的匝面積c.Mirnov線圈有100kHz頻率呼應(yīng)，使探針輸出信號(hào)真實(shí)反映磁場(chǎng)變化磁探針設(shè)計(jì)：磁探針設(shè)計(jì)： 磁探針線圈是采用玻璃絲布套管絕緣的裸磁探針線圈是采用玻璃絲布套管絕緣的裸銅線。玻璃絲布滿(mǎn)足高溫，高真空條件。磁銅線。玻璃絲布滿(mǎn)足高溫，高真空條件。磁探針的線圈骨架采用燒結(jié)陶瓷，研磨到達(dá)線探針的線圈骨架采用燒結(jié)陶瓷，研磨到達(dá)線圈骨架的幾何外形，尺寸圈骨架的幾何外形，尺寸95mm88mm33mm。磁探針繞制成相互。磁探針繞制成相互垂直的兩個(gè)獨(dú)立線圈，分別丈量垂直的兩個(gè)獨(dú)立線圈，分別丈量 EAST 安裝安裝的的BR和和BZ方

3、向上的磁場(chǎng)。方向上的磁場(chǎng)。 線圈繞在由絕緣資料做成的骨架上，然后將其固定在一個(gè)支撐管上，整個(gè)線圈和支撐管再套在絕緣管內(nèi)。 常用的絕緣資料：石英、氧化鋁陶瓷、硬玻璃。 繞制線圈時(shí)，應(yīng)盡量減少引出線所構(gòu)成的雜散面積，引出線的一端經(jīng)過(guò)回線槽和另一端合并，用雙絞線從支撐管引出。磁探針設(shè)計(jì)磁探針設(shè)計(jì)探針骨架資料：微晶玻璃陶瓷導(dǎo)線絕緣資料：無(wú)硼無(wú)堿玻璃纖維磁探針匝面積的標(biāo)定磁探針匝面積的標(biāo)定 準(zhǔn)確測(cè)定磁場(chǎng)值，還必需準(zhǔn)確知道磁探針的匝面積。方法一：旋轉(zhuǎn)探針?lè)?在一個(gè)二極磁鐵提供規(guī)范磁場(chǎng)安裝上標(biāo)定每個(gè)磁探針。 該安裝提供一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度由核磁共振測(cè)定安裝標(biāo)定。磁探針標(biāo)定原理如下：將磁探針固定在同步電機(jī)

4、的一個(gè)臂上旋轉(zhuǎn)，再把磁探針線圈面深化且垂直于二極磁鐵磁場(chǎng)間，同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使磁探針的面與二極磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度方向間的夾角發(fā)生變化，從而獲得磁通變化。磁探針線圈兩端的感應(yīng)電壓經(jīng)積分器后，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。由于線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)一周，那么計(jì)算機(jī)采集的信號(hào)是一正弦曲線。匝面積S表示式如下： 式中，umax和umin為正弦曲線最大值和最小值。 方法二：長(zhǎng)螺線管法 在利用二次標(biāo)定方法，將 NS 值知的規(guī)范探針作為對(duì)照與待標(biāo)定探針?lè)胖糜谕蛔兓艌?chǎng)中，將積分后的輸出結(jié)果相比較就可得到磁探針的有效感應(yīng)面積。該標(biāo)定方法無(wú)需知道變化磁場(chǎng)的準(zhǔn)確數(shù)值，只需得知規(guī)范探針的準(zhǔn)確參數(shù)即可相對(duì)容易的丈量得到待標(biāo)定探針的準(zhǔn)確數(shù)

5、值。 當(dāng)密繞的長(zhǎng)直螺線管的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑時(shí)，螺線管的內(nèi)部中心 區(qū)域的磁場(chǎng)分布均勻度非常高，在一定的誤差范圍內(nèi)接近于均勻分布。電源：高精度的 JY-SNP30A /300V 調(diào)壓變頻電源 容量： 10kVA 可調(diào)理輸出電壓：0300V 頻率穩(wěn)定度：=0.1% 可調(diào)范圍：40.0499.9Hz 輸出最大電流：38A標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中采用200Hz 的電源頻率與 250V 的輸出電壓規(guī)范探針：采用環(huán)氧樹(shù)脂資料加工成規(guī)那么的長(zhǎng)方體模塊作為繞線骨架，其外形參數(shù)為 88mm 50mm35mm。利用漆包線兩層密繞，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出該探針的 NS 值。 快速傅里葉變換求最大功率點(diǎn)幅值的比值磁探針安裝磁探針安裝 位置和

6、角度的偏向會(huì)帶來(lái)比較大的偏向。HT-7：在各個(gè)可見(jiàn)的窗口布置丈量規(guī)范，確定真空室的赤道面，垂直面等根本位置，然后再根據(jù)這些位置確定真空室內(nèi)部需求安裝電磁丈量探針的位置。對(duì)于小探針序列，先根據(jù)真空室內(nèi)安裝位置的尺寸加工一個(gè)規(guī)范圓環(huán)形的安裝支撐架，在此支撐構(gòu)造上確定12個(gè)均勻分布的小探針位置。EAST：真空室內(nèi)的經(jīng)緯環(huán)構(gòu)造相對(duì)安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)具有比較高準(zhǔn)確度。在高場(chǎng)側(cè)直線段的經(jīng)環(huán)構(gòu)造上劃線確定安裝位置，以該位置為規(guī)范安裝經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確加工的模板來(lái)確定各個(gè)小探針的位置；每個(gè)探針采用不銹鋼托槽固定，鋼板兩端開(kāi)準(zhǔn)確定位銷(xiāo)孔用于準(zhǔn)確定位；將制板帶探針起用銷(xiāo)釘固定在預(yù)先由模板準(zhǔn)確定位的支撐塊上。安裝完成后采用光學(xué)系統(tǒng)再次測(cè)定探針位置，修正位置誤差。KT5：真空室總計(jì)有36個(gè)窗口,其中垂直方向圓窗口(50mm)有20個(gè),程度外側(cè)的圓窗口(100mm)有n個(gè),還有5個(gè)50mm160mm的跑道型窗口(上下4個(gè)、外側(cè)1個(gè)),在真空室內(nèi)裝有半徑為9cm的圓形限制器。信號(hào)線引出雙絞處置不銹鋼線槽走線真空穿墻插座與法蘭航空密封插座 隔離資料：無(wú)硼無(wú)堿玻璃纖維 or 聚四氟管真空室外部：信號(hào)線用錫箔包裹屏蔽+置于金屬屏蔽盒中積分器：?jiǎn)卧循h(huán)500ms、羅科和小探針30ms采集系統(tǒng)其他磁丈量診斷方法霍爾探針：超導(dǎo)磁體和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)等離子體丈量，防止積分器等電