KSPEX装置上的多普勒反射仪系统的研制
发布时间：2021-10-24 22:24
多普勒反射仪是一种结合了微波技术和散射测量技术的微波诊断系统,它具有较高的时间和空间分辨率以及良好的波数选择性。它能够同时测量等离子体密度涨落和极向旋转速度分布,是研究等离子体湍流的有力工具。多普勒反射仪系统将某个特定频率的微波束入射到等离子体中并在截止层处散射,通过测量散射信号的幅度和相位的变化来得到截止层处的密度涨落和垂直旋转速度。本论文主要的研究内容是在KSPEX装置上搭建一套多普勒反射仪系统,用于同时测量等离子体的极向旋转速度和密度涨落。该套反射仪系统工作的频率范围为1～10 GHz,采用超外差式测量,极化方式为寻常模极化（O模）。系统中振荡器所产生的3 GHz的本振信号与微波信号源所产生的探测信号混合产生一个差频,从而实现超外差测量。通过超外差检测的方法可以测量多普勒频移的大小和方向。该套系统采用双脊喇叭天线用来同时发射和接受微波信号。在KSPEX装置的氧化物阴极放电等离子体中,它典型的等离子体密度峰值约为3.88×1017m-3。射线追踪结果表明,系统测量范围可以覆盖整个小半径。台面测试中,用一个垂直于传播方向放置并做往返运动的铁...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
O模以及X模极化方式示意图
的寿命短，对等离子体有污染，并不能完整测得边界和芯部的等离子体参数，影响等离子体放电，测量过程会受到许多因素的影响。还有一种测量径向电场分布的工具是重离子束探针，但因其技术难度大、造价昂贵，很难广泛运用在装置中。而多普勒反射仪系统通过改变测量频率范围，可以测量边界和芯部的等离子体参数，同时还可以测量径向电场的剪切，通过多普勒反射仪系统还可以研究等离子体的多普勒频移、径向电场测量以及垂直速度涨落。多普勒反射仪结合了微波技术和散射测量技术的优点，是测量径向电场和研究湍流的有力工具。图2.2简易多普勒反射仪系统框图Fig2.2TheblockdiagramofsimpleDopplerreflectometersystem多普勒反射仪的优点是灵活性，可以用来测量等离子体的极向旋转速度、密度分布、密度湍流等。多普勒反射仪系统可以分为三个部分：微波源、传输系统和采集系统。图2.2是一个最简单的多普勒反射仪的系统框图。多普勒反射仪工作的基本流程是由微波源产生的微波经过传输系统的多次处理，将微波信号通过天线发射进入到等离子体中，并接收从等离子体截止层散射回来的信号，最后通过
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文10图2.3ASDEX-U装置上的多普勒反射仪V波段系统框图Fig2.3TheblockdiagramoftheV-BandmicrowaveDopplerreflectometersysteminASDEX-U（2）TJ-II氦仿星器上的多普勒反射仪系统西班牙的TJ-II氦仿星器的多普勒反射仪系统V波段系统，系统中有两个频率源，一个频率源1的频率范围是8～12.5GHz，另一个频率源2的范围与其相差0.192GHz，如图2.4所示，一路1信号经过四倍频后达到所需的V波段，信号由皱褶天线发射入等离子体中，从等离子体散射回来的信号混频后得到的中频信号，该信号经过放大器和带通滤波器同2、1混频所产生的本振信号一起通过I/Q鉴相器，进一步降频后由采集卡进行数据采集。在氦仿星器上，多普勒反射仪可以测量密度涨落的极向旋转速度，测量分析了L-H模转换过程中等离子体的密度涨落的极向旋转速度的变化，同时还分析了速度剪切层对多普勒反射仪的影响。图2.4TJ-II装置上的多普勒反射仪系统框图[21]Fig2.4TheblockdiagramoftheDopplerreflectometersysteminTJ-II[21]
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种圆孔单元厚屏频率选择表面结构的传输特性研究[J]. 方春易,张树仁,卢俊,汪剑波,孙连春. 物理学报. 2010(07)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的多普勒背向散射仪[D]. 周楚.中国科学技术大学 2015
硕士论文
[1]带通频率选择表面的仿真设计[D]. 李顺礼.山东大学 2010
本文编号：3456097
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
O模以及X模极化方式示意图
的寿命短，对等离子体有污染，并不能完整测得边界和芯部的等离子体参数，影响等离子体放电，测量过程会受到许多因素的影响。还有一种测量径向电场分布的工具是重离子束探针，但因其技术难度大、造价昂贵，很难广泛运用在装置中。而多普勒反射仪系统通过改变测量频率范围，可以测量边界和芯部的等离子体参数，同时还可以测量径向电场的剪切，通过多普勒反射仪系统还可以研究等离子体的多普勒频移、径向电场测量以及垂直速度涨落。多普勒反射仪结合了微波技术和散射测量技术的优点，是测量径向电场和研究湍流的有力工具。图2.2简易多普勒反射仪系统框图Fig2.2TheblockdiagramofsimpleDopplerreflectometersystem多普勒反射仪的优点是灵活性，可以用来测量等离子体的极向旋转速度、密度分布、密度湍流等。多普勒反射仪系统可以分为三个部分：微波源、传输系统和采集系统。图2.2是一个最简单的多普勒反射仪的系统框图。多普勒反射仪工作的基本流程是由微波源产生的微波经过传输系统的多次处理，将微波信号通过天线发射进入到等离子体中，并接收从等离子体截止层散射回来的信号，最后通过
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文10图2.3ASDEX-U装置上的多普勒反射仪V波段系统框图Fig2.3TheblockdiagramoftheV-BandmicrowaveDopplerreflectometersysteminASDEX-U（2）TJ-II氦仿星器上的多普勒反射仪系统西班牙的TJ-II氦仿星器的多普勒反射仪系统V波段系统，系统中有两个频率源，一个频率源1的频率范围是8～12.5GHz，另一个频率源2的范围与其相差0.192GHz，如图2.4所示，一路1信号经过四倍频后达到所需的V波段，信号由皱褶天线发射入等离子体中，从等离子体散射回来的信号混频后得到的中频信号，该信号经过放大器和带通滤波器同2、1混频所产生的本振信号一起通过I/Q鉴相器，进一步降频后由采集卡进行数据采集。在氦仿星器上，多普勒反射仪可以测量密度涨落的极向旋转速度，测量分析了L-H模转换过程中等离子体的密度涨落的极向旋转速度的变化，同时还分析了速度剪切层对多普勒反射仪的影响。图2.4TJ-II装置上的多普勒反射仪系统框图[21]Fig2.4TheblockdiagramoftheDopplerreflectometersysteminTJ-II[21]
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种圆孔单元厚屏频率选择表面结构的传输特性研究[J]. 方春易,张树仁,卢俊,汪剑波,孙连春. 物理学报. 2010(07)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的多普勒背向散射仪[D]. 周楚.中国科学技术大学 2015
硕士论文
[1]带通频率选择表面的仿真设计[D]. 李顺礼.山东大学 2010
本文编号：3456097
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