Электронные средства автоматизации криогенных установок в ядерно-физических экспериментах

• Автор: Трофимов, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Список иллюстраций
1 Автоматизация работы пузырьковой водородно-дейтериевой камеры
1.1 Теплообменный контур для стабилизации температурного режима камеры
1.2 Разработка электронных адаптеров основных устройств камеры
1.3 Общая схема автоматизации камеры с использованием стандартного интерфейса
2 Разработка электронных средств регулирования для экспериментов dtp и ddp
2.1 Общее устройство установки
2.2 Криогенная ионизационная камера (КИК)
2.3 Система измерения и стабилизации температуры
2.3.1 Микропроцессорная система измерения и стабилизации температуры
2.3.2 PC модульная система измерения и стабилизации температуры
2.4 Метрологическое обеспечение температурных измерений
2.5 Регистрация событий катализа
2.6 Результаты
3 Разработка измерительных средств на основе проволочного детектора
3.1 Разработка и создание монитора теплового потока
3.1.1 Разработка измерительной схемы монитора
3.1.2 Создание математической модели монитора
3.1.3 Заключение
3.2 Разработка и создание монитора атомарного пучка водорода/дейтерия
3.2.1 Методика измерений
3.2.2 Регистрация потока атомарного водорода
3.2.3 Математическая модель восстановления профиля потока атомарного водорода
3.3 Создание модели и прибора- непрерывного проволочного уровнемера
4 Автоматизация системы сверхвысокой очистки водорода
4.1 Схема установки и описание ее работы
4.1.1 Адсорбционный компрессор
4.1.2 Блок очистки и фильтры

4.1.3 Дистанционно управляемые клапаны
4.2 Автоматическая система управления
4.2.1 Микропроцессорный блок управления
4.2.2 Программное обеспечение для РС
4.2.3 Управление нагревателями
4.2.4 Стабилизация давления в ТРС
4.2.5 Обработка аварийных ситуаций
4.3 Результаты работы установки
4.3.1 Эффективность очистки
4.4 Заключение
5 Разработка измерительных средств и системы управления для проекта СЕЬОАБ
5.1 Измерение уровня жидкого гелия
5.2 Источник питания БСРБ
5.2.1 Силовая часть БСРБ
5.2.2 Система управления БСРБ
5.2.3 Программное обеспечение
5.2.4 Настройка прибора
5.3 Прецизионный магнитометр
5.4 Измерения магнитного поля
Заключение
Благодарности
Литература
Список иллюстраций
Рис. 1. Схематическое устройство камеры и её инфраструктуры
Рис. 2. Схема электронной стабилизации температуры камеры
Рис. 3. Критические параметры
Рис. 4. Кривая расширения ПВДК и временные привязки
Рис. 5. Функциональная схема системы управления камерой
Рис. 6. Схема тракта пучка в эксперименте по изучению п-р рассеяния
Рис. 7. Схема четырёхканалыюго измерителя индукции магнитного поля
Рис. 8. Схема блока контроля магнитного канала
Рис. 9. Схема блока мониторинга пучка
Рис. 10. Схема блока измерения “давление, температура“
Рис. 11. Схема блока запуска лампы - вспышки
Рис. 12. Схема блока анализа кривой расширения
Рис. 13. Схема блока запуска цикла расширения камеры
Рис. 14. Блок управления приводом фотоаппарата
Рис. 15. Схема блока генерации “дублей” сигналов “камера” и “кривая расширения”
Рис. 16. Фотография экрана монитора оперативной информации
Рис. 17. Типичный вид кадра на фотоплёнке
Рис. 18. Структурная схема управления системой газонаполнения ионизационных камер в
эксперименте (Иц-катализа
Рис. 19. Зависимость скорости катализа ^сіц(Т) от значения |Ец|
Рис. 20. Общий вид криогенной ионизационной камеры
Рис. 21. Распределение остановок мюонов в дейтерии, полученное методом счета событий
<М- синтеза ионизационной камерой
Рис. 22. Схема ионизационной камеры (сбоку и сверху) и расположения анодов в ней
Рис. 23. Блок-схема криогенной установки и микропроцессорной системы управления
температурой газа в ионизационной камере
Рис. 24. Зависимость температуры газа камеры от времени после перехода камеры на новую
температуру стабилизации (копия лепты самописца)
Рис. 25. Блок-схема системы охлаждения КИК
Рис. 26. Блок-схема системы управления термодинамическими параметрами криогенной
ионизационной камеры (второе поколение)

TMII

ГЕЛИЕВЫЙ
КОЛЛЕКТОР
РТІ00, I
КИК *
V ГІ 1UU2 S
~*—ТЪг

ВАКУУМНАЯ КАМЕРА
Рис. 25. Блок-схема системы охлаждения КИК
ГУ - непрерывный сверхпроводящий уровнемер; ЭМК1 и ЭМК2- вентили стабилизации избыточного давления в сосуде Дьюара; ДД - электронный датчик давления в сосуде Дьюара; ВЗ, ТМН и ФВН - вакуумная заслонка, турбомолекулярный насос и форвакуумный насос; РРГ7| и РРГ7г - непрерывные электронные вентили регулировки потока хладагента; НАГРЕВАТЕЛЬ - нагрев хладагента до комнатной температуры. ТОг теплообменник верхнего фланца, ТО2- теплообменник нижнего фланца. PTlOOi, РТКХД- соответственно верхний и нижний платиновые термометры.
Алгоритм стабилизации следующий:
• При начальном переходе от одной температуры стабилизации к другой задается большой поток хладоагента, позволяющий быстро изменять температуру. Большой поток задается даже, если необходимо повысить температуру.
• По закону PID с независимым регулированием температуры верха и низа камеры температура камеры выводится на заданную. Закон регулирования:
где А1, Аг, Аз и М параметры регулирования, зависящие как от теплоёмкости, тепловой связи, потока хладагента и т.д., так и от температуры стабилизации.
(4)