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辐射量热诊断标定系统的设计和研究

辐射量热诊断标定系统的设计和研究. 报告人：杜薇 指导老师：胡立群 研究员 201 1年 12 月6日. 内容提纲. 1 . 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献. 内容提纲. 1 . 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献. 吸 收 层. 传 导 层. 电 阻 层. ：探测器灵敏度，单位 V/W. ：探测器冷却时间常数. 研究背景和重要意义.

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辐射量热诊断标定系统的设计和研究

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Presentation Transcript

  1. 辐射量热诊断标定系统的设计和研究 报告人：杜薇 指导老师：胡立群 研究员 2011年12月6日

  2. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  3. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  4. 吸 收 层 传 导 层 电 阻 层 ：探测器灵敏度，单位V/W ：探测器冷却时间常数 研究背景和重要意义 1.辐射量热诊断的作用 在等离子体放电过程中，辐射能量损失是很重要的能量损失通道之一，会影响等离子体的能量平衡。辐射量热诊断用来测量高温等离子体中能量损失的量级、时间特性和空间分布，是不可缺少的基础诊断之一。 2.探测器的工作原理 探头组成结构

  5. 公式中 和 这两个参数可以通过标定得到。 由于探测器参数 和 对环境 温度和气压等有一定的依赖关系。 因此在等离子体放电过程中需要对 探测器进行实时、原位、绝对 标定。 ：探测器灵敏度，单位V/W ：探测器冷却时间常数 探头膜热容随温度的变化 探头膜冷却时间 随温度的变化 图片来自文献【1】 研究背景和重要意义 3.绝对标定的重要意义

  6. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  7. 图片来自文献【4】 国内外研究现状 目前国际上所使用的bolometer标定方法共有两种： 1.电子学标定 原理：给探测器电桥电路加一直流电流，通过所产生的焦耳热用来模拟bolometer吸收的等离子体辐射功率，进而推导出参数 和 。 优点：简单，可以实现实验过程中原位实时标定 缺点：探测器吸收膜受损或被污染时，电子学方法不容易测量出问题所在

  8. JET 上光学标定方法光路设计 图片来自文献【4】 国内外研究现状 2.光学标定 原理：用固定强度的光源照射探测器，根据信号输出推导出 和 卤素灯作为光源（JET）或者激光器作为光源(LHD) 优点：可以选择多个固定波长的光，进而测量出探测器对不同波长的光的响应差别。 缺点：整个标定系统相对复杂，不容易实现原位的要求。

  9. JET 辐射量热标定结果对比图 图片来自文献【4】【5】 国内外研究现状 3、电子学标定方法容易实现原位标定，但在某些特殊情况，如探测器吸收膜受损或被污染时，电子学方法不容易测量出问题所在。在实验中，两种标定方法同时使用可以互为补充修正，减小实验误差。

  10. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  11. 目前的工作基础 现阶段采用的标定系统 目前应用于EAST上bolometer的标定方法为电子学标定 标定单元

  12. S的标定结果 t的标定结果 Rr和Rm一致性标定 近期工作 1、调研等离子体辐射量热测量原理，相关装置（W7-AS,JET,ASDEX-Upgrade等）辐射量热测量系统及相关物理工作。 2、在室温（一标准大气压）下，对12个探头进行了绝对标定，用以测量探测器响应灵敏度。 条件：温度：室温，20摄氏度；气压：一标准大气压

  13. BA-10-01放大器t-T测试 近期工作 3、在室温（一标准大气压）下，对现有放大器进行了t-T测试，用以检测放大器的可持续运行性。（测出BA-10-24放大器channel(4)开机一小时，温度达到40摄氏度有死机现象）。

  14. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  15. 计划研究的内容 1、完善现有电子学标定系统：为每组探测器配备一组标定模块，实现实验中测量系统可以在测量模式和标定模式下互相转换。实现完全自动远程控制，工作人员无需进入实验大厅。

  16. 计划研究的内容 2、设计并组建光学标定系统 3、 对标定因子引入不同的修正方法，如AC 电流校正、考虑传输线长度、电容、电阻的影响等。 分析实验中不同运行环境下，标定参数的变化，以及标定参数变化对实验计算结果的影响。 分析测量信号异常、变形时，探头参考窗口及测量窗口参数的变化趋势。

  17. 总体计划安排 • 2011.9-2011.12 调研等离子体辐射量热测量原理及相关物理工作；做实验前准备工作：进行测量探头的标定及检测，确定实验方案，搭建系统，进行台面标定和原位标定。 • 2012.01-2012.06参加EAST实验，获得实验数据。 • 2012.07-2013.06 完善现有电子学标定系统，建立光学辐射量热标定系统。总结数据，撰写论文。

  18. 内容提纲 1. 研究背景和重要意义 2. 国内外研究现状 3. 目前的工作基础和近期工作 4. 计划研究内容 5. 参考文献

  19. 参考文献 [1] L Giannone, D Queen, F Hellman, J C Fuchs, Prototype of a radiation hard resistive bolometer for ITER, Plasma Phys. Control. Fusion 47(2005) 2123–2143 [2] 尹富先，中国科学院等离子体物理研究所博士论文，1993. [3] IPT-Albrecht GmbH, Ing.-Buro fur Physikalische Technik, Emmendingen, Germany. [4] Test Report for Absolute Calibration of the KB5H-horizontal Bolometer Camera. [5] A. Huber, K. McCormick，P. Andrew，P. Beaumont et al, Upgraded bolometer system on JET for improved radiation measurements, Fusion Engineering and Design 82 (2007) 1327–1334 [6] Y.M.Duan, L.Q.Hu,S.T.Mao, K.Y.Chen et al, Preliminary results of the Pt foil resistive bolometer on EAST,38th EPS Conference on Plasma Physics (2011) [7] R.L.Boivin,J. A.Goetz,E.S.Marmar,J.E.Rice,and J.L.Terry, High resolution bolometry on the Alcator C-Mod tokamak(invited), Rev. Sci.Instrum, Vol. 70, No. 1, January 1999 [8] J.C. Fuchs, K.F. Mast, D. Coster, A. Herrmann, R. Schneider and the ASDEX Upgrade Team, Variation of radiation profiles with plasma parameters in ASDEX Upgrade, 26th EPS Conf. on Contr. Fusion and Plasma Physics, Maastricht, 14 - 18 June 1999 [9] M. Gonzalez, E.R. Hodgson, Radiation resistant bolometers with Al2O3 and AlN substrates, anodized aluminium support frames, and improved electrical contacts, Fusion Engineering and Design (2009)

  20. 谢谢！

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