核聚變作為一種蘊(yùn)含著巨大能量的能源利用方式有著廣闊的前景和重大的研究價(jià)值,但因未能很好地解決聚變時的粒子約束問題而無法實(shí)現(xiàn)可控核聚變。佳拉潔雅(Galatea)裝置是一種非托卡馬克型的磁約束裝置。為了更好地對佳拉潔雅裝置進(jìn)行研究,構(gòu)建其監(jiān)測系統(tǒng)以監(jiān)測裝置中相關(guān)參數(shù)的變化,對掌握裝置運(yùn)行過程的動態(tài)行為以及基于此的理論與技術(shù)分析具有重要意義。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了佳拉潔雅裝置的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。首先,對佳拉潔雅裝置的總體結(jié)構(gòu)模型化,分析了裝置各部分的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行原理,確定了裝置中各部分的相關(guān)參數(shù)。對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析,設(shè)計(jì)了用于佳拉潔雅裝置參數(shù)監(jiān)測的磁探針和朗繆爾探針的結(jié)構(gòu),分別對這兩種探針的測量原理進(jìn)行了理論分析,確定了探針的安放位置,并對探針的調(diào)理電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其次,對單路信號的采樣起始時刻進(jìn)行了分析,對裝置中分時交錯采樣的可能性進(jìn)行了論證。設(shè)計(jì)了交錯采樣的觸發(fā)脈沖以及交錯采樣的軟硬件構(gòu)成和信號輸入方式;建立了交錯采樣信號的重構(gòu)模型,采用改進(jìn)正則化的曲線擬合方式來重構(gòu)信號,實(shí)現(xiàn)了對等離子體信號的交錯采樣及重構(gòu)。然后,結(jié)合裝置中噪聲的特點(diǎn)對現(xiàn)有的用于裝置探針信號的濾波算法進(jìn)行了分析。提出了一種適用于實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)中含噪等離子體信號的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解-無跡卡爾曼(EMD-UKF)復(fù)合濾波算法。針對EMD分解中出現(xiàn)的端點(diǎn)效應(yīng)、模態(tài)混疊等問題進(jìn)行了研究,改進(jìn)了UKF算法,提高了其穩(wěn)定性;對改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了其濾波效果。最后,設(shè)計(jì)了過電壓和過電流保護(hù)模塊,以及基于UML的監(jiān)測系統(tǒng)軟件邏輯和框架;對監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)軟件進(jìn)行LabVIEW實(shí)現(xiàn)。構(gòu)建了用戶登錄系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了權(quán)限控制和運(yùn)行保護(hù)。建立了參數(shù)設(shè)置和采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了裝置中的原始電流及電壓信號的采集,通過上位機(jī)處理得到了等離子體相關(guān)參數(shù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫接口,將監(jiān)測系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫連接;編寫了上位機(jī)界面程序,通過局域網(wǎng)構(gòu)建遠(yuǎn)程操作模塊實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測操作和裝置環(huán)境的分離;對整個實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了功能驗(yàn)證,證明其實(shí)現(xiàn)應(yīng)具有的相關(guān)功能。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL631
【部分圖文】：

整個佳拉潔雅裝置的運(yùn)行環(huán)境必須為真空，因此裝置的主要組成部分均應(yīng)安放在真空罐中，真空罐的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2 所示。法蘭接口 航空插座高壓電極真空罐觀察窗規(guī)管插板閥+分子泵機(jī)組多極磁阱全等離子體通道供氣電磁閥等離子體槍圖 2-2 真空罐結(jié)構(gòu)示意圖探針通過法蘭盤伸入罐體以進(jìn)行信號監(jiān)測。脈沖電源則通過航空插座對真空罐供電。其正常工作時內(nèi)部氣壓很低，約為 10-4Pa 量級。真空罐的實(shí)物圖如圖 2-3 所示。圖 2-3 真空罐實(shí)物圖- 9 -

要組成部分均應(yīng)安放在真空罐中，真空罐法蘭接口 航空插座高壓電真空規(guī)插板閥+多極磁阱全等離子體通道體槍圖 2-2 真空罐結(jié)構(gòu)示意圖伸入罐體以進(jìn)行信號監(jiān)測。脈沖電源則通作時內(nèi)部氣壓很低，約為 10-4Pa 量級。真

佳拉潔雅裝置通道實(shí)物圖
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本文編號：2878004