等離子體又叫做電漿,是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產生的正負電子組成的離子化氣體狀物質,它廣泛存在于宇宙中,常被視為是除去固、液、氣外,物質存在的第四態。
中國環流器二號裝置是一種磁約束受控核聚變裝置。氫的同位素氘或氚在被加熱產生電離,形成電子和原子核的混合體,就是等離子體。然后繼續加熱,提高原子核的碰撞幾率,碰撞越多,釋放能量越大。
等離子體診斷就是精確控制等離子體的位置,形狀和電流。等離子體被加熱產生,并高速在環形裝置內運動,等離子體的溫度非常高,幾千萬度到上億度。為了測試等離子體的位置,形狀和電流,在裝置上布置了多個磁探針,等離子體運動產生磁感應電動勢,最終放大調理可以得到電壓。通過磁流體平衡方程,得到極向場線圈電流隨等離子體電流的變化規律。通過測得電壓反演算出等離子體形狀、位置、電流。通過程序和反饋控制實現等離子體位置、電流的精確控制。
系統結構示意圖
采集功能-高速同步采集PXIe-6356
PXIe-6356是8通道同步差分16位1.25MS/s采集模塊。用26個模塊實現2個機箱共200個電壓通道的同步采集。采集的數據通過PXIe的1GB/s高速帶寬,直接放大內存然通過以太網網絡傳輸到數據服務器;同時可存到PXIe-1833的控制器上。PXIe-6356是16位分辨率,精度可達0.05%。
同步的實現
單個PXIe-1075機箱的同步利用PXIe的背板的100MHz參考時鐘和本地同步觸發總線,利用機箱中的一個PXI采集模塊作為主模塊,由它產生采樣時鐘和采集開始觸發信號,機箱中的所有其它模塊通過機箱本地觸發總線共享時鐘和同步觸發信號,實現單個PXIe-1075機箱中的所有模塊的同步。另外,由于PXIe-6356模塊的所有通道都是同步并行的,故直接實現了單個機箱中所有通道的同步采集。同步精度ns級。
多個機箱的觸發同步通過外同步觸發信號實現。PXIe-1075機箱背板提供本地觸發總線、星型觸發總線、100MHz差分時鐘,作為時鐘產生,和時鐘、觸發線的路由,以及參考時鐘的鎖相。提供高精度的單個機箱多模塊之間的ns級的同步。外同步觸發信號由外置的觸發源設備提供,同時觸發2個PXIe機箱進行同時采集。觸發精度主要取決于外同步觸發信號的時鐘精度。
工作溫度:0℃~50℃。
相對濕度:10%~90%,無凝結。
粉塵:輕度污染。
工作時振動指標:5 - 500 Hz, 0.3 grms。
非工作時振動指標:5 - 500 Hz, 2.4grms。
沖擊:30 g 峰值,半正弦,11ms脈沖。
在上述環境中,測控系統至少能正常、穩定的連續工作72小時以上。