電磁測量系統(tǒng)

1、電磁測量系統(tǒng)磁探針的測量原理磁探針的測量原理 磁探針是安裝在等離子體中或邊界處的小螺線管線圈，當(dāng)線圈所在空間中的磁場發(fā)生了變化時，由于穿過線圈橫截面的磁通 發(fā)生變化，在線圈兩端將產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢 ：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是引出線和接頭所形成的雜散面積 EAST裝置中的磁探針類型：小探針：測量等離子體位置和形狀 積分 中心磁場B 在Tokamak中一般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 體的位置和形狀。Mirnov線圈：測量MHD的不穩(wěn)定性 測量信號不經(jīng)過積分器處理 Mirnov線圈安裝位置和數(shù)量與小探針相

2、同要求：a.所有磁探針安裝的空間位置精確b.所有磁探針有標(biāo)定精確的匝面積c.Mirnov線圈有100kHz頻率響應(yīng)，使探針輸出信號真實反映磁場變化磁探針設(shè)計磁探針設(shè)計： 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，研磨達(dá)到線圈骨架的幾何外形，尺寸95mm88mm33mm。磁探針繞制成相互垂直的兩個獨立線圈，分別測量 EAST 裝置的BR和BZ方向上的磁場。 線圈繞在由絕緣材料做成的骨架上，然后將其固定在一個支撐管上，整個線圈和支撐管再套在絕緣管內(nèi)。 常用的絕緣材料：石英、氧化鋁陶瓷、硬玻璃。 繞制線圈時，應(yīng)盡量減少引出線所形成的雜散面積

3、，引出線的一端經(jīng)過回線槽和另一端合并，用雙絞線從支撐管引出。磁探針設(shè)計磁探針設(shè)計探針骨架材料：微晶玻璃陶瓷導(dǎo)線絕緣材料：無硼無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 精確測定磁場值，還必須精確知道磁探針的匝面積。方法一：旋轉(zhuǎn)探針法 在一個二極磁鐵（提供標(biāo)準(zhǔn)磁場）裝置上標(biāo)定每個磁探針。 該裝置提供一個恒定的磁場，磁場強(qiáng)度由核磁共振測定裝置標(biāo)定。磁探針標(biāo)定原理如下：將磁探針固定在同步電機(jī)的一個臂上旋轉(zhuǎn)，再把磁探針線圈面深入且垂直于二極磁鐵磁場間，同步電機(jī)轉(zhuǎn)動，使磁探針的面與二極磁鐵磁場強(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，再通過計算機(jī)采集系統(tǒng)。由于

4、線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)一周，則計算機(jī)采集的信號是一正弦曲線。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：長螺線管法 在利用二次標(biāo)定方法，將 NS 值已知的標(biāo)準(zhǔn)探針作為對照與待標(biāo)定探針放置于同一變化磁場中，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)定方法無需知道變化磁場的準(zhǔn)確數(shù)值，只要得知標(biāo)準(zhǔn)探針的精確參數(shù)即可相對容易的測量得到待標(biāo)定探針的精確數(shù)值。 當(dāng)密繞的長直螺線管的長度遠(yuǎn)大于直徑時，螺線管的內(nèi)部中心 區(qū)域的磁場分布均勻度非常高，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

5、可調(diào)節(jié)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)定實驗中采用200Hz 的電源頻率與 250V 的輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)探針：采用環(huán)氧樹脂材料加工成規(guī)則的長方體模塊作為繞線骨架，其形狀參數(shù)為 88mm 50mm35mm。利用漆包線兩層密繞，可以精確地計算出該探針的 NS 值。 快速傅里葉變換求最大功率點幅值的比值磁探針安裝磁探針安裝 位置和角度的偏差會帶來比較大的偏差。HT-7：在各個可見的窗口布置測量標(biāo)準(zhǔn)，確定真空室的赤道面，垂直面等基本位置，然后再根據(jù)這些位置確定真空室內(nèi)部需要安裝電磁測量探針的位置。對于小探針序列，先根據(jù)真空室內(nèi)安裝位置的

6、尺寸加工一個標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)形的安裝支撐架，在此支撐結(jié)構(gòu)上確定12個均勻分布的小探針位置。EAST：真空室內(nèi)的經(jīng)緯環(huán)結(jié)構(gòu)相對裝置的基準(zhǔn)點具有比較高精確度。在高場側(cè)直線段的經(jīng)環(huán)結(jié)構(gòu)上劃線確定安裝位置，以該位置為標(biāo)準(zhǔn)安裝經(jīng)過精確加工的模板來確定各個小探針的位置；每個探針采用不銹鋼托槽固定，鋼板兩端開精確定位銷孔用于準(zhǔn)確定位；將制板帶探針起用銷釘固定在預(yù)先由模板精確定位的支撐塊上。I.安裝完成后采用光學(xué)系統(tǒng)再次測定探針位置，修正位置誤差。KT5：真空室總計有36個窗口,其中垂直方向圓窗口(50mm)有20個,水平外側(cè)的圓窗口(100mm)有n個,還有5個50mm160mm的跑道型窗口(上下4個、外側(cè)1個),在真空室內(nèi)裝有半徑為9cm的圓形限制器。信號線引出雙絞處理不銹鋼線槽走線真空穿墻插座與法蘭（航空密封插座） 隔離材料：無硼無堿玻璃纖維 or 聚四氟管真空室外部：信號線用錫箔包裹屏蔽+置于金屬屏蔽盒中積