毕业论文——电子回旋辐射成像诊断的远程信号调理系统

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1、中国科学技术大学硕士学位论文电子回旋辐射成像诊断的远程信号调理系统作者姓名学科专业等离子体物理导师姓名完成时间UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’sdegreeTheSignalRegulationSystemofElectronCyclotronEmissionImagingDiagnosticAuthor’sName:Speciality:PlasmaPhysicsSupervisor:Finishedtime:摘

2、要摘要本论文主要阐述了EAST上电子回旋辐射成像诊断（ElectronCyclotronEmissionImaging，ECEI）的硬件系统升级与优化工作，包括ECEI系统的屏蔽优化以及信号远程调理系统的研制，除此之外还尝试了高速宽频电磁谱仪的研制。随着EAST全超导托卡马克运行参数的不断提高，实验大厅内电磁辐射以及有害射线等问题越来越突出，这对ECEI系统的运行提出了更高的要求。一方面电磁辐射强度的增加尤其是低杂波电流驱动辅助加热功率的提升，对ECEI系统的屏蔽提出了更高的要求；另一方面大厅进入条件的限

3、制使得ECEI系统有必要发展远程控制，提高系统信号的信噪比以及工作效率，针对这两个要求在论文工作期间对于ECEI系统硬件进行了升级和优化，主要包括两部分内容。第一部分，对于高功率低杂波加热对ECEI系统造成干扰的问题，以原有屏蔽系统为基础进一步确认了干扰来源以及干扰途径，并针对特定的干扰源和干扰途径进一步加强了屏蔽措施，如使用吸波材料等，提高了ECEI系统的屏蔽效能。目前在2.45GHz和4.6GHz低杂波加热功率为2MW的情况下，ECEI系统仍然能获得良好的数据。同时屏蔽系统的优化还进一步提高了屏蔽层的

4、稳定性和快速可恢复性，保证了ECEI在EAST上长期实验的稳定并提高了工作效率。第二部分，在论文工作期间针对ECEI系统硬件控制进行了升级，完成了手动控制到远程控制的改造工作，实现了ECEI系统供电的远程开关控制与监测、毫米波本振源的远程调节和ECEI信号远程调理等远程控制功能。系统供电和本振源的远程控制提高了ECEI系统的工作效率，无需进入实验大厅即可完成系统的开关机和本振源的调节。ECEI信号远程调理系统使得在EAST放电条件发生变化时，电子学系统的输出信号依然在采集卡的量程范围内，充分利用了采集系统

5、的动态范围，提高了ECEI系统采集到数据的有效性。信号远程调理系统在450μs的时间内即可对所有电子学模块输出完成一次衰减调节，对ECEI系统的工作效率有很大的提升。在论文工作期间还尝试研制了快速宽频电磁谱仪诊断，该诊断可以实时监测等离子体中由于各种快物理过程，如磁重联或者快速MHD不稳定性等引起的电磁辐射，通过装置周围环境的电磁频谱可以间接地分析等离子体内的物理过程演化。关键词：电子回旋辐射成像电磁屏蔽信号调理电磁辐射频谱IAbstractABSTRACTThispapermainlyintroduce

6、sthehardwareimprovementofElectronCyclotronEmissionImaging(ECEI),whichincludestwoparts.Ontheonehand,weoptimizethesetofECEIshieldingandimprovetheshieldingeffectiveness.Ontheotherhand,wehavedesignedtheremotecontrolsystemwhichregulatetheradiofrequencyinputatt

7、enuatorremotely.Besides,wedevelopedakindofradiofrequencyspectrometer,whichcandetectthefrequencydistributionoftheplasmadevice’ssurrounding.TheshieldingboxprotecttheECEIsystemfromtheelectromagneticinterferenceofLowerHybridCurrentDrive(LHCD).Throughtheexperi

8、mentonEAST,wehaveaffirmedtheLHCDinterferencecomefromtheEASTport.Theshieldingeffectivenessisimprovedbyusingtheabsorbingmaterialandnewshieldingbox.Theabsorbingmaterialisfixedonthesurfaceofshieldingbox,whichcanreduceth