一種核聚變試驗中對微分信號測量的積分器裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種在核聚變試驗情況下使用的積分器系統。更具體地說，本實 用新型涉及一種用在核聚變試驗情況下對微分信號進行測量的積分器裝置。
【背景技術】
[0002] 在核聚變放電試驗中，要完全了解磁約束等離子體的運動規律，就必須研宄其中 磁場的空間分布及瞬時變化規律。感應式磁測量是最常用的等離子體磁場測量方法。對托 卡馬克而言，磁探針、羅柯線圈、單匝環可以分別提供局部磁場、電流和磁通量的測量，這 些量包含了托卡馬克等離子體最基本的電磁信息，也是進行等離子體放電所必需的基本 控制信號。這些物理量都需要通過對線圈的電信號進行積分才能得到。為了測量擾動磁場 的徑向磁通，擾動磁通非常小，而徑向磁場是本底磁場的徑向分量與擾動磁場的徑向分量 之和，就需要將這兩種磁場積分求和。
[0003] 先進的高精度的積分器子系統測量方法是在以往的半自動測試方法的基礎上進 行改進的。以往的測試設備都是采用非標準上架設備進行測量，空間浪費巨大，且測量技術 落后。
[0004] 現有測量裝置存在以下幾方面的問題：一是不利于自動化系統的集成，集成度低， 測試效率不高，測試成本高；二是受人工和以往設備的限制，測量精度不高，無數字補償功 能，無法知道即時時刻準確的積分常數。隨著科學技術的不斷發展，對積分器性能要求越來 越高，對測試設備的要求也越來越高，以往的測試手段已遠遠不能滿足高性能積分器的生 產，已跟不上科技快速的發展步伐。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明 的優點。
[0006] 本實用新型還有一個目的是提供一種針對目前積分器放電試驗測量裝置存在的 上述缺點，為積分器的生產和檢驗提供一種先進的更高精度的測量裝置，其具有功能集成 度高、體積小、測量精度高、測量自動化、適用性強的優點，能為放電試驗提供可靠的波形以 及長期地研宄、分析使用的數據。
[0007] 為了實現根據本實用新型的這些目的和其它優點，提供了一種核聚變試驗中對微 分信號測量的積分器裝置，所述微分信號為在托卡馬克裝置中進行核聚變放電試驗時通過 鎖模線圈產生的微分電壓信號，并包括有36路電壓信號，其特征在于，該裝置包括：
[0008] 模擬補償單元，其包括一SCXI信號調理背板以及與之通訊連接的9張4通道的積 分器板卡，且每個積分器板卡的每個通道均通過兩個SMB連接器接收所述36路電壓信號中 的其中一路信號；
[0009] 數字補償單元，其通過轉接板與所述模擬補償單元通信連接，所述數字補償單元 包括一PXI背板和與之通訊連接的3張16通道的數據采集板卡；
[0010] 系統控制器，其通過PXI總線與數字補償單元通信連接，以對積分補償后的微分 電壓信號進行觀測。
[0011] 優選的是，其中，還包括系統電源，其包括分別連接至所述數字補償單元、模擬補 償單元的兩個電源模塊。
[0012] 優選的是，其中，還包括用于將所述數字補償單元、模擬補償單元、系統電源進行 封裝成整體的機箱，所述機箱的后面板上設置有觸發輸入接口。
[0013]優選的是，其中，所述SCXI信號調理背板包括用于插接各積分器板卡SCXI總線接 口，模擬信號輸出接口，系統控制通信接口。
[0014]優選的是，其中，所述積分器板卡前面板的上還設置有插撥把手、狀態指示燈。
[0015]優選的是，其中，所述積分器板卡的每個通道均由集成電路組成，所述積分器板卡 的每個通道均由集成電路組成，所述集成電路包括用于將每路信號中兩組極性相反的微分 電壓信號進行求和的積分電路A、模擬補償的積分電路B，所述的積分電路A和積分電路B 輸出至差分電路，經濾波電路濾波后輸出。
[0016]優選的是，其中，所述數據采集板卡的每通道均提供lOOkSPS的采樣率以及16位 的ADC分辨率，且將每張數據采集板卡設置為16通道并行采集。
[0017]一種采用該裝置對核聚變放電試驗中的積分電阻阻值進行測量的電路，還包括設 置在積分器板卡上的積分電阻測量電路，所述積分電阻測量電路通過FPGA與所述系統控 制器通信連接以實現電壓信號與電阻阻值測量的切換。
[0018]優選的是，其中，所述FPGA通過電平轉換及控制驅動電路分別與所述積分電阻測 量電路、積分電路A、積分電路B連接。
[0019]優選的是，其中，所述系統控制器通過RS232接口與FPGA通信連接，以實現對電壓 信號測量與電阻阻值測量的切換。
[0020] 本實用新型至少包括以下有益效果：其一，由于該裝置通過其上設置有9張積分 器板卡以及3張數據采集板卡實現了對36路微分電壓信號的積分、補償、采集、驗證功能， 具有集成度高，體積小的特點，同時具有測量精度高的有益效果。
[0021] 其二，本實用新型由于其上設置的積分電阻阻值測量電路，其在實現積分測量的 同時，可實現對積分電阻的測量，具有功能多、可操作性強，適應范圍廣的有益效果。
[0022] 本實用新型的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過 對本實用新型的研宄和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的一個實施例中一種核聚變試驗中對微分信號測量的積分器 裝置的結構示意圖；
[0024] 圖2為本實用新型中積分器板卡的其中一個通道電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明 書文字能夠據以實施。
[0026]應當理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"以及"包括"術語并不配出一個或多 個其它元件或其組合的存在或添加。
[0027] 圖1示出了根據本實用新型的一種核聚變試驗中對微分信號測量的積分器裝置 實現形式，所述微分信號為在托卡馬克裝置中進行核聚變放電試驗時通過鎖模線圈產生的 微分電壓信號，并包括有36路電壓信號，該裝置包括：
[0028] 模擬補償單元1，其包括一SCXI信號調理背板110以及與之通訊連接的9張4通 道的積分器板卡120,積分器板卡是整個系統的關鍵部件，用于實現差分積分、補償等功能， 且每個積分器板卡的每個通道均通過兩個SMB連接器接收所述36路電壓信號中的其中一 路信號，積分器板卡前面板安裝的SMB連接器（未示出）用于每通道兩組信號極性相反的 電壓信號的輸入，其經過積分、模擬補償的信號一分為二，其中一部分作為本裝置中的后期 的數據采集來實現數字補償，另外一部分可用于外部設置數據采集驗證；
[0029] 數字補償單元2,其通過轉接板21與所述模擬補償單元通信連接，所述數字補償 單元包括一PXI背板22和與之通訊連接的3張16通道的數據采集板卡23,PXI背板為8 槽3U標準背板，所述數據采集板卡用于實現對積分后的輸出信號進行轉換采集，實現對信 號的數字補償；
[0030] 系統控制器3,其通過PXI總線與數字補償單元通信連接，以對積分補償后的微分 電壓信號進行觀測。系統控制器是整個裝置的控制中心，運行系統軟件平臺實現對硬件平 臺的控制，以對模擬補償單元、數字補償單元等部件實現控制功能。該裝置的主要功能是將 托卡馬克裝置中鎖模線圈產生的36路微分電壓進行積分，放大等處理后還原出上一級原 始信號，并將此信號采集到系統中后繪制出放電波形，技術人員根據波形和數據研宄放電 的各種技術參數以及系統狀態，或者將此信號輸出供其他系統使用。采用這種方案對36通 道微分電壓信號同時進行積分、補償，使得測量結果精度高，同時其將數據采集與測量熔為 一體，使得裝置本身的集成度得到顯著改善，現在對36個通道進行測量的設備占用的空間 僅有原來4個通道設備空間，具有產品集成度高、測量結果精度高、體積小的有利之處。并 且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。
[0031] 在另一種實例中，還包括系統電源4,其包括分別連接至所述數字補償單元、模擬 補償單元的兩個電源模塊。系統電源用于實現交流電轉換成直流電源，為裝置中各積分器 板卡和數據采集板卡及系統控制器提供工作電源。采用這種方案具有互不影響，工作效率 高的有利之處。并且，這種方式只是一種較佳實例的說明，但并不局限于此。
[0032] 在另一種實例中，還包括用于將所述數字補償單元、模擬補償單元、系統電源進行 封裝成整體的機箱（未示出），所述機箱的后面板上設置有觸發輸入接口 122。機箱設計為 19吋上架、4U高的工業標準機箱，機箱為整個系統提供結構框架，用于將功能模塊集成于 框架內。采用這種方案具有集成度高，產品模塊化高的有利之處。并且，這種方式只是一種 較佳實例的說明，但并不局限于此。
[0033] 在另一種實例中，所述SCXI信號調理背板包括用于插接各積分器板卡SCXI總線 接口（未示出），模擬信號輸出接口（未示出），系統控制器輸入接口RS232 121，所述SCXI 總線接口用于將積分器板卡與SCXI信號調理背板進行通信連接，所述模擬信號輸出接口 (未示出）用于將信號通過SCXI總線輸出到轉接板，系統控制器輸入接口RS232用于系統 控制器與模擬補償單元