Разработка системы измерения электромагнитных параметров материаловедческого токамака КТМ

• Автор: Обходский, Артем Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых сокращений

Введение

ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ СТРУКТУРЫ ИС

1Л Назначение и функции СИЭП токамака КТМ

1.2 Разработка обобщенного критерия качества ИС

1.3 Исследование динамических характеристик датчиков ЭМД

1.4 Требования к формату внешнего взаимодействия СИЭП

1.5 Анализ существующих методов построения СИЭП

1.6 Синтез обобщенной структуры СИЭП

1.7 Выводы
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ТОКАМАКА КТМ
2.1 Методы исследования комплексных ИС
2.2 Цели и задачи проектирования ИС
2.3 Синтез измерительного канала СИЭП
2.3 Л Выбор оптимального аналогового фильтра
2.3.2 Разработка алгоритма частотной коррекции сигналов
2.3.3 Анализ методов цифрового интегрирования
2.4 Синтез канала передачи данных
2.5 Модельные исследования СИЭП
2.5.1 Исследование точности алгоритма первичной обработки сигналов
2.5.2 Исследование характеристик канала передачи данных
2.6 Выводы
ГЛАВА 3.ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИЭП
3.1 Разработка аппаратной части СИЭП
3.1.1 Блок первичной обработки сигналов
3.1.2 Блок регистрации данных
3.2 Разработка программного обеспечения
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ
ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА СИЭП
4.1 Цель и задачи экспериментальных исследований

4.2 Программа экспериментальных исследований СИЭП
4.3 Результаты испытаний СИЭП
4.4 Выводы
Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертации
Приложение Б. Протокол экспериментальных испытаний СИЭП
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список принятых сокращений
КТМ - казахстанский токамак материаловедческий;
СИЭП - система измерения электромагнитных параметров; ЭМС - электромагнитная система;
ИС - измерительная система;
ПП - первичный преобразователь;
ЭМД - электромагнитная диагностика;
ИИП - индукционный измерительный преобразователь;
ВК - вакуумная камера;
МПОС -модуль первичной обработки сигналов;
МВЦС - модуль ввода цифровых сигналов;
САЭ - система автоматизации экспериментов;
Процессор ЦОС - процессор цифровой обработки сигналов; ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема; САПР - система автоматизированного проектирования; АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
МГД - магнитогидродинамические процессы;
КПД - канал передачи данных;
ЛМС - локальный модуль синхронизации;
БРД - блок регистрации данных;
ОЭП - оптоэлектрический преобразователь;

Согласно проведенным расчетам [147] в условиях нормального режима работы КТМ, максимальная скорость изменения (1¥{г^гч')1 Л в месте расположения датчиков ЭМД соответствует стадии подъема и вывода тока из плазмы и составляет 50 мВб/с. В этом случае максимальный уровень ЭДС на выходе датчика будет составлять в среднем ±50 мВ.
Возможны ситуации, когда в течение разряда происходит срыв плазмы, сопровождаемый резким изменением тока (0.75 —» 0 МА/1мс) и положения плазменного шнура. При этом с1¥(гу гу)/Ж магнитного поля в окрестности датчика существенно превышает скорость изменения магнитного потока при штатных режимах проведения разрядов плазмы (36 Вб/с). Уровень ЭДС (Ет) при срывах плазмы может достигать 40 В. Появление высокоуровневых сигналов обусловлено тем, что датчики преобразуют не поток магнитного поля, а скорость его изменения (1.1), которая при срывах плазмы достигает своего предельного значения [2, 152].
Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) измерительного устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.
Требования к полосе пропускания измерительных каналов СИЭП определяются исходя из частоты изменения физических параметров и требований к погрешности измерительных каналов. Часть параметров, измеряемых датчиками ЭМД, изменяются с частотой 0-20 кГц [26, 27, 28, 30]. Другая часть ДНО, ДВП (одиночные витки на внешнем и внутреннем обходе вакуумной камеры) ДТП, ПД (одиночные витки вдоль поперечного сечения плазмы) с частотой 0-100 кГц.
Процессы МГД неустойчивостей в плазме являются быстропротекаю-щими. Они начинают проявляться с частотой 20 кГц [4, 16, 23, 29]. Для измерения параметров МГД процессов на токамаке КТМ используется набор специализированных датчиков - зонды Мирнова (система МГД диагностики),