托卡马克上毫米波成像诊断的发展

发布时间：2024-05-19 05:25

　　毫米波成像诊断弥补了传统一维诊断极向无分辨能力的不足,对研究托卡马克内部高温等离子体不稳定性二维结构发展非常重要。针对托卡马克内部不稳定性产生演化过程中电子温度和密度二维成像诊断的需要,分别研制了电子回旋辐射成像和微波成像反射计两种毫米波成像诊断系统。研制过程中,设计试制了毫米波成像光学、微带线电子学模块及海量数据采集系统等主要模块,完成了独立的平台实验和托卡马克环境中的组合联调,验证了其可行性。毫米波大孔径成像光学利用具有新型FCA光学结构的成像光学系统实现了空间内传输重叠的毫米波在探测阵列上的聚焦成像。经过修正场曲的毫米波成像光学被应用到像面平整的电子回旋辐射成像系统和像面弯曲的微波成像反射计系统,均达到具有厘米级高空间分辨能力的测量能力。微带线电子学模块使用功分混频的方法实现宽频带信号的分频测量,并对每个独立的窄频带信号进行实时处理。电子回旋辐射成像系统采用降频检波的方式,解调对应电子温度涨落的幅度调制信号；微波成像反射计系统采用分频鉴相的方式,解调对应电子密度涨落的频率调制信号。两种微带线电子学系统均实现对毫米波信号调制域的微秒级高时间分辨率分量。海量数据采集系统使用高速捕获和...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１磁约束核聚变装置托卡马克示意图（左）；微揣流引起的径向输运结构（右）??１??

（Ｓｔｅｌｌａｒａｔｏｒ），反场猫缩装置（Ｒｅｖｅｒｓｅｄ?Ｆｉｅｌｄ?Ｐｉｎｃｈ），磯竟（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｍｉｒｒｏｒ）??等装置。托卡马克装置其高密度和长约束时间逐渐成为当代磁约束聚变研究的??主流。如图１．１托卡马克（ＴＯＫＡＭＡＫ）利用强磁场将等离子体约束在其真空腔??....

图１．３?ＥＡＳＴ装畳上ＥＣ曰系统捕获二维电子温度涨落空间结构结果??

有着重要意义，因此有必要进一步拓展微波反射诊断技术使其能够准确提供密度??涨落信息。二维微波反射成像诊断是近年来国际上新发展的一种微波可视化诊断??技术。这一技术克服了传统一维反射技术的局限，如图１．４（ａ）所示，能够较好的??测量等离子体密度涨落信息，并能同时得到不同极向及径向....

图１．５典型的毫米波被动诊断装置：气象观察站（左）??典型的毫米波主动诊断装置：舰载火控雷达（右）??

还可利用待测物体对入射毫米波的特征吸收来实现成像探测。但是由于主动毫??米波成像的照射特性，在空间中弓Ｉ入了人为的电磁污染，不仅会暴露探测行为本??身，还可能影响其他探测器的工作性质，如图１．５。因此主动毫米波成像较之被??动成像，其适用环境有了一定的变化。本文涉及的微波成像反射....

图１．?６汽车遥感技术及防撞雷达??

测和预警机制，可増加车辆之间的安全距离，Ｗ及应答处理能力。在轨道交通??中作用显著，对车辆行驶的方向及速度等信息进行监控，可主动防护车辆之间??的追尾、相撞和侧撞等安全功能，实现安全自动化高速运行，如图１．６。由于毫??米波雷达具有非常广泛的适用环境，可Ｗ应对雾靈和沙尘等能见度低....

本文编号：3977659