EAST 等离子体图像采集与位置识别技术.pdf

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1、第４７卷第８期原子能科学技术Vol．４７，No．８２０１３年８月AtomicEnergyScienceandTechnologyAug．２０１３EAST等离子体图像采集与位置识别技术１２２２舒双宝，罗家融，薛二兵，王斌（１．合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥２３０００９；２．东华大学理学院，上海２０１６２０）摘要：本工作采用快速CCD相机采集并保存托卡马克等离子体放电时的图像。根据放电时等离子体图像的位置特点，采用改进的主动轮廓模型算法实时获得等离子体边界位置，并通过最小二乘法对其边界进行拟合，以此获得等离子体的中心位置，为进一步进行等离子体的实时控制提供了基础。该方法已成功应用于

2、EAST装置的放电实验中，并取得了良好的效果。关键词：EAST；CCD；等离子体；主动轮廓模型；最小二乘法中图分类号：TL６５９文献标志码：A文章编号：１０００‐６９３１（２０１３）０８‐１４３９‐０６doi：１０．７５３８／yzk．２０１３．４７．０８．１４３９PlasmaImageAcquisitionandPositionDetectioninEAST１２２２SHUShuang‐bao，LUOJia‐rong，XUEEr‐bing，WANGBin（１．SchoolofInstrumentScienceandOptoelectronicsEngineering，HefeiUn‐ivers

3、ityofTechnology，Hefei２３０００９，China；２．CollegeofScience，DonghuaUniversity，Shanghai２０１６２０，China）Abstract：AfastCCDcameraimageacquisitionsystemforEASTwasintroducedinthispaper．Accordingtothecharacteristicsofplasmaimagepositionduringtheplasmadischarge，animprovedactivecontourmodelalgorithmwasproposedinreal‐

4、timeplasmaboundarydetection．Byusingleastsquaresmethodtofittheedgeofplasma，thecenterandtheradiusoftheplasmaedgewereobtained．Ithasconsiderablypracticalmeaningforfurthercontrolofplasma．TheexperimentresultsduringEASTdischargeshowthatthemethodpresentedinthispapercanrealizetheexpectedgoalsandproducealmos

5、tperfecteffect．Keywords：EAST；CCD；plasma；activecontourmodel；leastsquaresmethod受控热核聚变是未来获取洁净、安全能源体的稳态运行是实现聚变反应堆所必需的，的重要发展方向，托卡马克装置是最有可能在托克马克运行控制中反馈控制信号的分析成为实现核聚变商业化的装置。中国科学院主要来自电磁测量信号，但在托卡马克启动等离子体物理研究所研制的世界上首个全超阶段，由于等离子体击穿和形成电流过程的导托卡马克装置（EAST）是世界上第１个非复杂性及电流形成过程中真空室壁上的感应圆截面全超导托卡马克，自２００６年建成以来涡流对磁测量产生的严

6、重干扰，使测量信号［１‐２］已取得大量实验成果。托卡马克中等离子很难真实反映等离子体电流的实际情况，因收稿日期：２０１２‐０１‐１３；修回日期：２０１２‐０４‐１８基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１１０５０２８）作者简介：舒双宝（１９８１—），男，安徽舒城人，讲师，博士，核能科学与工程专业１４４０原子能科学技术第４７卷此，难以实现对等离子体电流和位置的可靠实验现场，虚线右边设备位于控制大厅，现场与［３‐４］控制。国内外主要托卡马克装置已用慢速大厅实际距离约１００m。快速CCD相机通过的CCD对放电过程测量，以给出放电的基本广角聚焦镜头对准装置的水平窗口，CCD相机［５‐６］形貌及为装置

7、的调试和控制提供参考，但和采集计算机之间采用光纤收发器连接。总控其获得的放电图像采样率小于１００帧／s，不适机负责运行时的统一控制和管理，在放电运行合作更详细的物理分析和实时控制。时，它通过网络向CCD采集计算机发出炮号，本文在EAST装置上开展研究工作，通过并通过中央定时触发器向CCD相机发出控制可见光快速CCD对等离子体的辐射进行成像，触发脉冲。当实验放电开始时，中央定时触发采用改进的主动轮廓模型算法实时