Диссертация (1091233), страница 11
Текст из файла (страница 11)
3.27.)Рисунок 3.27 – Схема расчета угламаксимально допустимогоотклонения облучателя от фокусной оси линзы.Подставив параметры рассчитанной линзы:Этого не достаточно для обеспечения требуемой вариации угланаклонаантенны.Чтобы увеличить этот показательнеобходимо использовать линзу с большим фокусным расстоянием или с97меньшей толщиной, при этом изменяться параметры пучка, и он перестанетбыть оптимальным.Поэтому, для обеспечения необходимого радиуса перетяжки и радиусакривизны волнового фронта пучка в плазме, а так же удовлетворяющегонеобходимому значению смещения облучателя из фокуса необходимоиспользовать систему из двух сферических линз такую, чтобы питаниеосновной линзы на окне стелларатора осуществлялось излучением с фазовымфронтом близким к синфазному. Большее количество линз избыточно ввидуувеличения длины квазиоптического тракта, потерь на отражении от границывоздух – линза и поглощении проходящей мощности пучка в материале линз.3.3.10.
Расчет оптимального квазиоптического тракта с двумя линзамиПри расчете тракта состоящего из двух линз мы имеем в два разабольшеипараметров. Это затрудняет возможность подбора. Дляотправной точки вычислений было положено, что одна из линз закреплена наокне стелларатора Л2-М как и в предыдущей схеме, а вторая закреплена враскрыве рупора или на некотором удалении от него на стойках. Для этойлинзы имеется два варианта положения – выпуклой частью обращенной крупору или от него.
Чтобы избавиться от подборав расчетах, быларазработана методика, подставляя в которую фокусные расстояния можнополучить расстояния между элементами тракта.При этом расчет идет с обратной стороны – от окна стелларатора.Определим необходимые входные параметры пучка:Расчет перетяжки и расстояния до перетяжки в плазме:Дляи98Используя эти данные, определяются параметры пучка между линзами.Для этого, как и в предыдущем расчете записывается тракт в виде матрицы,т.к. расчет идет в обратном направлении, матрица будет иметь вид:Неизвестными остаютсяЧерези :и– их мы будем подставлять в конце.Рассчитывается радиус перетяжкипреобразования первой линзой:и расстояние до перетяжкипослеДалее, по формулам:о99И заданным, рассчитывается положение дополнительной линзы:оПри этом расстояние между линзами:оДалее для найденногонаходится:иочерез матрицу передачи, как и раньшеоОпределяется положение перетяжки рупора относительно дополнительнойлинзы:При этом:Отсюда расстояние между дополнительной линзой и рупором :рВ сумме длинна тракта составит:оОбщую формулу для расчета расстояний между элементами трактапривести затруднительно из-за ее размеров.
В связи с объемностью100расчетных соотношений расчет и подборипроизводился в средепрограммирования MATLAB.При подбореистарались из соображений компактностиуменьшить общую длину тракта. Подстановка показала, что использованиедвух разных линз не дает значительного преимущества. Так же изэкономических соображений и удобства монтажа решено было использоватьдве одинаковые линзы.Наиболее оптимальным было принято. Параметрытракта при этом:Радиус пучка на дополнительной линзе:Радиус пучка на основной линзе:Радиус кривизны фазового фронта между линзами:много больше фокусного расстояния основной линзы , в такомслучае можно считать, что фазовый фронт между линзами плоский, поэтомудля удовлетворения ТЗ по диапазону углов наклона рупора, нетнеобходимости рассчитывать угол– в данной ситуации можнорасполагать рупор под любым углом, ограниченным только поворотнымприспособлением.101Оптимизированный тракт удовлетворяет требованиям по максимальнодопустимому диапазону углов наклона рупора.3.3.11.
Проверка диапазона рабочих частотДля построения системы необходимо обеспечить диапазон рабочих частот26-38 ГГц. Для проверки соответствия этим требованиям, рассчитываютсяхарактеристики спроектированного тракта для трех частот из рабочегодиапазона – двух крайней и средней.Сначала вычисляются параметры пучка в рупоре:- для 26 ГГц:ррр- для 34,62 ГГц:Из расчета 8:ррр- для 38 ГГц:ррр102На основе этих данных, аналогично рассчитывается радиус перетяжки,радиус пучка на окне камеры стелларатора и радиус кривизны фазовогофронта. Полученные данные занесены в табл.
3.2.7.Таблица 3.2.7Частотагенератора,ГГц26,0034,6238,00РадиусРадиус пучкаперетяжки вна окнеплазме,камеры , мммм22,243439,273317,500732,686615,806231,5504Радиускривизныфазовогофронта , мм288,6001241,1479229,2982Используя данные из таблицы 3.2.7 рассчитывается разрешение пополоидальным числам:- для 26 ГГц:- для 34,62 ГГц:- для 38 ГГц:Рассчитывается разрешение по волновым числам:исвязаны соотношением, при уменьшениипропорционально изменяется , из доклада [54] на старой линзе:ив этом случае выбираются по уровню 0,37, что соответствуетуровню(9.1).
Для работы диагностики необходимо обеспечитьразрешение по волновым числам по уровнюне более.103Из (9.2) следует что для проверки разрешения по волновым числам.необходимо оценивать по уровню 0,5, при этомОтсюда:По формуле (9.3) рассчитывается разрешение по полоидальнымволновым числам для разных частот:- для 26 ГГц:- для 34,62 ГГц:- для 38 ГГц:В табл 3.2.8 приводится расчетные данные разрешения по волновымчислам с учетом главы 6, а именно – с учетом погрешности расчета в 10%.Таблица 3.2.8Частотагенератора,ГГц26,0034,6238,00Разрешение доплеровскогорефлектометра по волновым числам,0,2970,3410,352Спроектированный тракт доплеровского рефлектометра удовлетворяетТЗ по обеспечению разрешения по волновым числам по уровнюнеболее.1043.4. Настройка рефлектометра перед установкой на стеллараторДля настройки волноводной части системы допплеровскойрефлектомтерии применяется Стенд настройки разности фаз в приёмныхканалах.
Он состоит из устройства имитации отражающей поверхностиплазмы (рис.3.3), представляющего собой металлический диск с зубцамипирамидальной формы, расположенными по всему краю отражающейплоскости, вращающегося со скоростью до 1000 оборотов в минуту, полноговолноводного тракта системы допплеровской рефлектометрии, генератора иосциллографа, снимающего сигнал с детекторных головок волноводноготракта.Рис.3.3 Устройство для имитации отражающей поверхности плазмыРис.3.4 Волноводный тракт допплеровского рефлектометра принастройке на стенде105Рис.3.5 Сигналы при настройке разности фаз в каналах с помощьюосциллографа в развёртках X-t (слева) и X-Y (справа)3.5.
Описание системы сбора, хранения и обработки сигналовСистема сбора, хранения и обработки сигнала включает в себя:1. Двух канальный АЦП ЛА-н10-12ETH [60] с синхронными однополюснымианалоговыми каналами (рис. 3.6) и перестраиваемой в диапазоне до 100 МГцна канал частотой дискретизации. Буфер памяти используемого АЦПпозволяетзапускать его синхронно со всеми диагностиками комплекса Л-2М,записывать 42,5 мс импульса с частотой дискретизации 25 МГц на канал(1048576 отсчётов).2. Оптоволоконную линию передачи данных от АЦП к ПК.3. Программный комплекс обработки сигналов.Рис.
3.6. Фотографии АЦП ЛА-н10-12ETH.В ходе каждого эксперимента составляется электронный журнал смониторными характеристиками и именами файлов, сохраняемых АЦП вавтоматическом режиме. Далее файлы с данными загружаются сиспользованием программного комплекса и анализируются исследователем.106Для детального анализа полного комплексного спектра былиразработаны дополнительные методы визуализации, включающие в себяпостроение 3D спектров и спектрограмм сигналов, с различным временнымразрешением (пример на рис.
3.7 и рис. 3.8).Рис. 3.7. Пример одностороннего 3D спектра сигналов системы допплеровскойрефлектометрии для разряда № 20605 с временным окном 0,5мс.Рисунок 3.8. Пример 3D спектрограмм сигналов системы допплеровской рефлектометриидля разряда № 20277 и № 20283 с временным окном 0,5мс (слева) и 0,1 мс (справа).107ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ.Исследованиеразвитиятемпературныхградиентных4.1.неустойчивостей в периферийной плазме в условиях высокоймощности ЭЦР нагреваКак известно, плазма является состоянием вещества с большим числомстепенейсвободы,поэтомурасшифровкаспектровплазменнойтурбулентности является некорректной задачей. Нижеописанные совместныес соавторами [61] исследования низкочастотных флуктуаций стелларатораЛ-2М показали, что по всему объему ее плазменного шнура наблюдаетсяструктурная турбулентность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
