中子散射超导磁体检测与控制系统的研究

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中子散射超导磁体产生的稳态磁场广泛应用于散裂中子源装置中的样品环境谱仪,对于改善中子散射样品环境的实验技术,意义深远。为了能够得到适用于中子散射的稳态磁场,需要对中子散射超导磁体的多维度参数进行实时检测,并对采集的多维度参数进行分析计算,得出相应的控制指令,有效可靠的控制中子散射超导磁体的主要设备,保障超导磁体安全稳定运行。针对中国散裂中子源样品环境对稳态强磁场的需求,本论文主要针对中子散射超导磁体的装配过程、信号检测、控制系统、远程监控等方面开展研究,开展了中子散射超导磁体系统的组装测试,搭建了信号检测和控制系统,为超导磁体安全稳定的运行提供了技术保障。围绕中子散射超导磁体的检测和控制系统,论文主要开展如下研究工作:1.中子散射超导磁体的数据采集与检测。首先对中子散射超导磁体系统的结构和功能进行了系统的总结,针对超导磁体的各种探测信号,搭建了中子散射超导磁体检测系统,从数据感知层、驱动层和应用层实现了检测功能,并通过13T中子散射超导磁体的励磁和失超实验,验证了该检测系统的可行性。2.中子散射超导磁体控制系统的研究。通过分析13T中子散射超导磁体的运行数据和运行状态,提出了自动控制、就地控制和现场控制的三级控制策略。对主要设备如超导电源、制冷机和抽空机组采用三级控制模式,对于一些设备如液位计、真空计等采取二级控制模式,加液氦和设置励磁电流等采用一级控制模式。通过对13T中子散射超导磁体系统的运行检测和控制,三级控制策略安全可靠的保障了超导磁体的稳定运行。3.中子散射超导磁体移动终端智能监控系统的研究。针对移动终端的控制系统,在局域网覆盖范围内,开发移动端APP,在监控界面上可以随时查看中子散射超导磁体的运行状态,也可以向监控室上位机发送控制指令,通过上位机控制超导磁体的运行。在移动网覆盖范围内,开发了一套紧急报警系统,当超导磁体运行出现温度、真空度、液位、压力异常等紧急状况时,能够及时推送报警信号至监控者的移动终端,监控者可以第一时间获知现场情况,采取必要的紧急措施,保护超导磁体的安全。本研究围绕中子散射超导磁体的监控系统在国内属于首次,课题组掌握和开发了具有自主知识产权的超导磁体监控器和13T超导磁体运行监控系统等技术,解决了中子散射超导磁体运行时的监控问题,很大程度上提升了中子散射超导磁体运行的可靠性。
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