本文關鍵詞：HCN激光干涉儀功率的自動反饋控制及遠程控制

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【摘要】：在托卡馬克聚變裝置中電子密度是等離子體的一個重要物理參量,其時空分布關系到等離子體的各種物理現(xiàn)象的研究。利用遠紅外激光干涉法對電子密度的時空測量已成為托卡馬克裝置中的常規(guī)診斷方法。目前EAST裝置上用的是HCN激光器作為干涉儀的光源,但是HCN激光器是一種連續(xù)輝光放電的氣體激光器,其功率易受環(huán)境影響,如溫度,造成HCN激光干涉儀功率不穩(wěn)定。鑒于EAST裝置長脈沖運行特點,HCN遠紅外激光干涉儀系統(tǒng)必須提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的電子密度反饋控制信號,但是實驗期間實驗人員又不能進入實驗大廳調(diào)節(jié)激光器功率,因此迫切需要一套HCN激光干涉儀功率的自動反饋控制系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)。本論文的主要工作是研制一套遠紅外激光干涉儀光源HCN激光器功率的自動反饋控制及遠程控制裝置,實現(xiàn)HCN激光器輸出功率的實時自動反饋控制及遠程控制,保證功率的穩(wěn)定輸出,以測量等離子體電子密度的時空分布,研究放電過程中出現(xiàn)的各種等離子體物理現(xiàn)象,并為其放電控制提供密度反饋信號。本自動控制及遠程控制系統(tǒng)主要有西門子S7-200PLC、電動平臺、探測器、上位機等組成。其中S7-200PLC作為控制器主要包括CPU224XP模塊、EM253運動控制模塊、CP243-1以太網(wǎng)模塊,電動平臺作為執(zhí)行器調(diào)節(jié)激光器功率,探測器把光信號轉(zhuǎn)化成電信號,上位機是由組態(tài)王開發(fā)的,該系統(tǒng)可以實時監(jiān)控干涉儀功率的大小以及電動平臺的位置,此外該系統(tǒng)還可以直接通過控制面板的手動控制按鈕調(diào)節(jié)干涉儀的功率。本論文的主要介紹了以下內(nèi)容:1托卡馬克和HCN激光干涉儀系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及PLC和組態(tài)王在工程實際中的應用。2 HCN激光器的原理、主要結(jié)構(gòu)組成以及自動控制系統(tǒng)執(zhí)行器的選擇,和陰極腔頭的改造。3主要介紹了PLC的原理、特點、以及在工程上的應用等。此外還介紹了自動反饋控制系統(tǒng)的程序和詳細的工作過程。4主要介紹了組態(tài)王軟件的應用,和開發(fā)本上位機的具體實現(xiàn)過程,以及該上位機控制面板的介紹。5主要介紹了本系統(tǒng)的實驗結(jié)果,對比了加了本控制系統(tǒng)和沒加本控制系統(tǒng)HCN激光干涉儀功率隨時間的變化過程。6對本論文的工作進行了總結(jié)和展望。另外此系統(tǒng)已經(jīng)在2015年春季EAST實驗中成功應用,實現(xiàn)了HCN激光干涉儀長時間穩(wěn)定在80mv以上的高功率的狀態(tài)。
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TH744.3

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