低温数据采集在中性束注入中的设计与应用

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1、2006年第1期低温工程No112006总第149期CRYOGENICSSumNo1149低温数据采集在中性束注入中的设计与应用盛鹏胡纯栋刘胜(中国科学院等离子体物理研究所合肥230031)摘要:低温系统是中性束注入器(NBI)获得高真空的有效手段,因此对低温系统的测量和监控的能力将直接影响真空系统的质量。从硬件和软件上设计了一套可以精确测量和监控液氮温度和液氦温度的温度采集系统。硬件上根据液氮和液氦温度差别大的特点,采用Pt100和Cernox两种电阻温度传感器并设计了相匹配的信号放大、传输、A/D采集及转换电路;软件上采用面向对象编程方法设计系统控制程序

2、,使系统具有很高的重用性和扩充性。关键词:中性束注入(NBI)低温系统温度采集系统面向对象编程中图分类号:TB611文献标识码:A文章编号:100026516(2006)0120016205DesignandapplicationofcryogenicdataacquisitionforNeutralBeamInjectionShengPengHuChundongLiuSheng(InstituteofPlasmaPhysics,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China)Abstract:Thecryogenics

3、ystemisanefficientmethod,whichisusedtogetthehighvacuuminNeutralBeamInjectionsystem,sotheabilitytomeasureandcontrolthetemperaturewilldirectlyaffectthevacuumofsystem.Thispaperintroducesatemperatureacquisitionsystemthatcanaccuratelymeasureandcontrolthetemperatureofliquidnitrogenandliq

4、uidhelium.Accordingtothedifferenceoftemperature,Pt100andCernoxresistancesensorsareselected.Therespondingcomponents,suchastemperaturesignalamplifier,transformationcomponents,A/Dacquisitionandconversioncircuitsaredesigned.Thesystemcontrollingprogramhasbeendevelopedwithobject2oriented

5、programmingmethod,thatmakesthesystemtobereusedandextendedeasily.Keywords:NeutralBeamInjection;cryogenicsystem;temperatureacquisitionsystem;object2orien2tedprogramming精密机械制造、高功率电源工程、高功率诊断、测量和1引言控制等领域的一项综合复杂的前沿技术,是磁约束受中性粒子束注入器(NBI)是涉及超高真空、低温、控热核聚变等离子体芯部加热和非感应电流驱动基本收稿日期:2005211204;修订日

6、期:2005212219基金项目:国家自然科学基金(10575105)资助项目。作者简介:盛鹏,男,26岁,硕士研究生。第1期低温数据采集在中性束注入中的设计与应用17[1]而有效的手段。中性粒子束注入器工作时,离子源装置中使用低温泵控制漂移管道内的高真空从而避免产生的大量粒子经过加速栅加速后在主真空室得到中向等离子体内注入束流时引起真空变化或者引入杂质-6性化。当漂移管道内达到10Pa以上的高真空时才粒子。由于温度测量和的控制的能力将直接影响装置能把真空室内中性粒子束流顺利引出,并将束流注入内的真空度,所以建立一个温度采集系统测量和监控到Tokamak内部

7、加热等离子体以达到满足聚变的温温度变化是必要的。本文设计了一套中性束注入器低度。其结构如图1所示。达到高真空的有效方法就是温采集系统并加以应用。该系统主要包括液氮温区采用低温冷凝泵,相对其他大容量的排气系统,具有几(77K)和液氦温区(4.2K)温度的测量、采集及系统控何尺寸小,理论抽速大的优势,可以使除氦气以外的气制软件的设计与实现,此外还涉及了多点远距离数据体冷凝成固态,从而达到抽除气体和净化空间的目的。采集、数据分析、面向对象编程等技术。图1中性束注入器结构示意图1.进气阀;2.离子源;3.预抽系统;4.支撑架;5.偏转磁铁;6.离子收集板;7.主真空

8、室;8.漂移室;9.快速隔离阀;10.2万升低温泵;