[发明专利]一种极化器与天线实时联动控制系统

说明书

本发明属于等离子体加热领域，具体涉及一种极化器与天线实时联动控制系统，包括控制部分和联动部分，联动部分由线极化器、椭圆极化器、聚焦镜、旋转平面镜和伺服电机组成，聚焦镜和旋转平面镜组成天线平面镜；控制部分由中央控制器、两个反射内存卡、两个主控制器、两个以太网交换机、两个PLC板、两个控制器组成；通过极化器与天线联动来实时改变微波极化特性，保证电子回旋波与等离子体的耦合效率，防止损坏诊断设备。通过反射内存卡、主控制器、以太网交换机和PLC、控制器实现从中控信号到极化器与天线实时联动的控制，能够在复杂的实验环境下进行高效、准确的远程控制，结构简单，反应速度快、控制精度高、系统稳定。

技术领域

本发明属于等离子体加热领域，具体涉及一种极化器与天线实时联动的控 制系统。

背景技术

在核聚变研究中，电子回旋共振加热在受控磁约束核聚变中是一种重要的 加热和调控手段，具有可接近性好、加热效率高和定域性好的特性，其功能主 要在于等离子体启动、电流剖面控制、抑制新经典撕裂膜和电流驱动等。为了 利用此系统实现以上功能，要求电子回旋波的注入角度能够根据实验需求实时 改变，新研制的微波发射天线已经具备此功能。但是，随着微波注入角度的改 变，带来了耦合模式纯度降低从而导致波与等离子体耦合效率降低的问题。电 子回旋共振加热系统普遍采用双极化器能够对微波实现任意极化来提高波与等 离子体的耦合效率。

之前极化器的控制主要是通过手动方式来控制极化器的旋转角度，无法在 实验期间与天线进行实时联动，一旦天线角度变化，而极化器不能与天线联动， 就会导致微波在等离子体中耦合效率低，其不但导致加热或驱动效果降低，而 且不能吸收的微波会传播到装置边缘损坏诊断设备等从而产生严重后果。根据 实时抑制新经典撕裂膜实验的要求，一旦诊断到撕裂膜，必须发射微波到撕裂 膜的中心处对其精准抑制，为了提高抑制效率，减小微波对诊断设备损坏的可 能性，极化器必须与天线进行实时联动。由于等离子体放电时间短，微波功率 沉积位置精度要求高，因此在运算时间、反应速度、控制精度、远程控制等方 面需要达到实验要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种极化器与天线实时联动控制系统，其能够控制极 化器与天线进行实时联动，且运算时间、反应速度、控制精度等满足要求。

本发明的技术方案如下：

一种极化器与天线实时联动控制系统，包括控制部分和联动部分，所述的 联动部分由线极化器、椭圆极化器、聚焦镜、旋转平面镜和伺服电机组成，其 中聚焦镜和旋转平面镜组成天线平面镜；

所述的线极化器安装在微波发射方向上，经线极化器将微波方向改变，椭 圆极化器安装在改变后的微波方向上，将微波方向再次改变发射到聚焦镜上， 经过镜面反射到旋转平面镜上，经过旋转平面镜发射至等离子体，通过伺服电 机控制旋转平面的旋转方向；

所述的控制部分由中央控制器、两个反射内存卡、两个主控制器、两个以 太网交换机、两个PLC板、两个控制器组成；

在控制部分中，反射内存卡、主控制器、以太网交换机、PLC板、控制器 组成两路结构相同的控制回路，其分别与中央控制器连接；

两路控制回路上的控制器，即第一控制器和第二控制器，其中第一控制器 通过控制伺服电机控制旋转平面镜的转动，第二控制器控制控制椭圆极化器和 线极化器的转动角度；

两路控制回路上的PLC板，及第一PLC和第二PLC，根据设置的伺服电机 转动的参数和分别接收到的旋转平面镜和极化器转动角度信号，分别对第一控 制器和第二控制器发送转动命令；

两路控制回路上的主控制器，即第一主控制器和第二主控制器，用于接收 中控指令；

两路控制回路上的以太网交换机，即第一以太网交换机和第二以太网交换 机，用于实现所分别对应的第一主控制器和第二主控器分别发送旋转平面镜和 双极化器的实时转动角度的远距离传输；