Структура та калібрування функціонально-інтегрованих пристроїв магнітної діагностики термоядерних реакторів

Abstract

Розглянуто проблематику побудови засобів магнітної діагностики плазми в термоядерних реакторах наступного покоління. На основі проведеного аналізу запропоновано новий підхід до реалізації функціонально інтегрованих пристроїв вимірювання магнітного поля у таких реакторах, новизною яких є поєднання сенсорів Холла та індукційних котушок. Такий підхід забезпечує періодичне in-situ самокалібрування сигнальних трактів, а відтак підвищення точності пристроїв магнітної діагностики в жорстких умовах експлуатації. Подано результати розроблення апаратно-програмної системи, основними компонентами якої є 3D-зонд, що поєднує сенсори Холла та індукційні котушки, аналоговий фронт-енд сигнального перетворення та програмні засоби подальшого цифрового перетворення сигналів. Відповідно до концепції злиття даних подано структуру та послідовність калібрування функціонально інтегрованих пристроїв магнітної діагностики термоядерних реакторів, а також програмне забезпечення для аналізу шумових стохастичних процесів вимірювальних кіл на основі дисперсій Аллана.The analysis of magnetic diagnostics in next generation thermonuclear reactors is carried out. Based on this analysis, the new approach of magnetic field measurement in hard radiation and temperature condition is presented. The concept is based on data fusion concept by integration of Hall sensor and coil. High precision of magnetic field measurement insures on periodic in-situ calibration, namely, forming by the coil test magnetic field of known magnitude and measuring the signals of the Hall sensor, which are due to this test field. According to the results of measuring the test signals, the coefficients of the measuring conversion function are calculated. Main calibration issues of functionally integrated devices on Hall sensors and coils are detailed. Measurement system consists a functionally integrated 3D probe on Hall sensor and coil, analog front-end and software. Currently six sets of such devices have been installed for trial operation in JET (Oxford, GB).