J-TEXT汤姆逊散射诊断信号处理与采集系统的研制

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汤姆逊散射诊断是国际上公认的最有效的等离子体电子温度测量手段之一,其测量结果可用来直接描述等离子体输运和动力学行为,从而实现绝大部分等离子体物理研究。目前J-TEXT汤姆逊散射诊断系统正在建设之中,建成后可为J-TEXT物理实验提供可靠的电子温度和密度数据。  信号处理与采集系统作为汤姆逊散射诊断中的关键环节之一,主要用来测量汤姆逊散射光光谱,通过对光谱进行分析可以获得等离子体电子温度和密度的信息。本文主要围绕信号处理电路和数据采集系统这两个的重要环节展开研究,具体内容及成果体现在以下几个方面:  (1)根据J-TEXT汤姆逊散射诊断系统的设计参数,给出了J-TEXT汤姆逊散射光子数的分布,这为J-TEXT汤姆逊散射信号的分析与处理提供了重要依据。  (2)为J-TEXT汤姆逊散射诊断研制了信号处理电路。本文对信号处理电路的拓扑结构进行了合理设计,并应用了延迟线技术来扣除等离子体背景噪声,有效地解决了在等离子背景噪声环境下放大微弱的散射光脉冲信号这一难题。信号处理电路输出的脉冲信号持续时间约为40ns,信号波形对称且无过冲现象,结合温度控制电路的使用可获得高达18的信噪比。  (3)为J-TEXT汤姆逊散射诊断搭建了一套基于VME总线的积分式数据采集系统,可以满足J-TEXT汤姆逊散射诊断14个测量点和50Hz重复频率的采集需求。所搭建的数据采集系统具有较高的性价比,并且留有足够的采集通道用于系统扩展。  本文对信号处理与采集系统做了全面的性能测试,实验结果表明所研制的信号处理电路和数据采集系统完全满足J-TEXT汤姆逊散射诊断的设计需求,对于整个汤姆逊散射系统的建设具有十分重要的意义。
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