[發明專利]一種用于測量天線電流帶電流強度和相位差的診斷系統

在審

• 申請號: 202110507347.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113295918A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張偉;劉魯南;楊樺;張新軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R25/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明涉及一種用于測量天線電流帶電流強度和相位差的診斷系統，包括有多個金屬電流引線、信號轉接線、多個功分器、多個鑒相器、多個檢波器、數據采集與處理模塊、計算機；每個金屬電流引線的一端連接天線電流帶，金屬電流引線輸出的信號通過信號轉接線傳輸到對應的功分器；每個功分器為一分三的功分器，其中一個輸出端與功分器對應的檢波器相連，另兩個輸出端分別連接到兩個鑒相器；通過對應檢波器測量電壓的幅值，通過兩個鑒相器測量電流帶之間的相位差；檢波器和鑒相器將輸出信號傳遞給數據采集與處理模塊，數據采集與處理模塊利用天線阻抗信號和測得的電壓信號，分別計算兩個天線電流帶上電流大小，并將電流和相位信號發送到計算機進行存儲。

技術領域

本發明涉及測量離子回旋天線電流帶本身的特性技術領域，尤其涉及一種用于測量電流帶電流強度和相位差的診斷系統。

背景技術

離子回旋加熱系統是磁約束核聚變裝置托卡馬克中常用的輔助加熱系統。離子回旋波在EAST托卡馬克中工作頻率范圍在25-70MHz。離子回旋加熱系統通過天線電流帶上高頻振蕩的電流激發快磁聲波(簡稱快波)，快波從位于等離子體邊界的天線傳播到等離子體芯部，并在吸收區域將能量傳遞給等離子體。邊界離子回旋波功率耦合要求天線功率譜較小的平行波矢，以得到較小的快波截止密度和較窄的快波消逝層，從而達到較高的耦合。而芯部離子回旋波能量吸收要求功率譜較大的平行波矢，以實現共振層較大的多普勒展寬，提高芯部吸收效率。只有同時確保較好的離子回旋加熱邊界功率耦合和芯部能量吸收，才能保證好的離子回旋加熱效果。因此，通過控制天線不同電流帶之間電流的相位差和電流大小來調節并優化天線功率譜，以此獲得合適的平行波矢峰值，對提高總體離子回旋加熱功率非常重要。這對測量天線帶的電流大小和相位差提出了明確要求。

發展測量天線電流帶上電流的大小以及電流帶之間的相位差的診斷系統，一方面對理解快波的激發以及天線的輻射功率非常重要；另一方面，天線電流帶上電流的大小以及電流帶之間的相位差直接決定了天線的功率譜和天線的加熱性能。因此，托卡馬克裝置如EAST急需發展一種方便快捷且準確的可以測量天線電流帶電流大小和相位差的診斷系統。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用于測量天線電流帶電流強度和相位差的診斷系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種用于測量天線電流帶電流強度和相位差的診斷系統，包括有多個金屬電流引線、信號轉接線、多個功分器、多個鑒相器、多個檢波器、數據采集與處理模塊、計算機；

每個金屬電流引線的一端連接天線電流帶，金屬電流引線輸出的信號通過信號轉接線傳輸到對應的功分器；

每個功分器為一分三的功分器，其中一個輸出端與功分器對應的檢波器相連，另兩個輸出端分別連接到兩個鑒相器；

所述多個檢波器與多個鑒相器的輸出端均與數據采集與處理模塊相連；數據采集與處理模塊的輸出端與計算機相連；

所述的金屬電流引線和同軸傳輸線將天線電流帶射頻信號傳輸到功分器；功分器將射頻信號等幅值、等相位分為三路，并通過對應檢波器測量電壓的幅值，通過兩個鑒相器測量電流帶之間的相位差；檢波器和鑒相器將輸出信號傳遞給數據采集與處理模塊，數據采集與處理模塊利用天線阻抗信號和測得的電壓信號，分別計算兩個天線電流帶上電流大小，并將電流和相位信號發送到計算機進行存儲。

進一步的，所述多個金屬電流引線輸出的信號通過信號轉接線傳輸到對應的功分器，具體為：金屬電流引線輸出端通過N型轉接頭與同軸傳輸線的輸入端相連；同軸傳輸線在托卡馬克器壁處，即真空區與大氣區交界處通過BNC接頭相連；同軸傳輸線的輸出端與一分三的功分器的輸入端相連。

進一步的，所述的BNC接頭采用五十歐姆陶瓷焊接阻隔超高真空的BNC轉BNC的轉接頭，結合真空法蘭安裝在托卡馬克壁上用于傳輸射頻信號。

進一步的，所述的鑒相器是利用AD8302芯片測量兩個天線帶之間的相位差。