一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108168709A(43)申请公布日2018.06.15(21)申请号201711396272.8(22)申请日2017.12.21(71)申请人合肥工业大学地址230000安徽省合肥市屯溪路193号(72)发明人舒双宝李鑫张育中李建权刘超郎贤礼(74)专利代理机构合肥中博知信知识产权代理有限公司34142代理人张加宽(51)Int.Cl.G01J5/00(2006.01)G01J5/06(2006.01)G01K7/02(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图4页(54)发明名称一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法(57)摘要本发明涉及红外测温领域，具体地，涉及一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法，包括以下步骤：1)、拟合出黑体炉出射的辐射能与热像仪测得的辐射能的关系；2)、在烘烤状态下探究发射率与温度之间的关系，并拟合出温度与发射率的曲线；3)、在放电状态下，根据热像仪图片的灰度值计算出偏滤器靶板的真实温度，如此，本发明中得到的发射率是一个随温度的变化而变化的数值，且在不同的探测点发射率的数值也是不同的，避免了把发射率当作一个定值对测温结果的影响，测温结果具有相当高的精度；本发明中偏滤器靶板的辐射能的传递都是在真空的条件下，避免了大气辐射对目标辐射的干扰，进一步提高测量结果的准确性。CN108168709ACN108168709A权利要求书1/2页1.一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、拟合出黑体炉出射的辐射能与热像仪测得的辐射能的关系；2)、在烘烤状态下探究发射率与温度之间的关系，并拟合出温度与发射率的曲线；3)、在放电状态下，根据热像仪图片的灰度值计算出偏滤器靶板的真实温度。2.根据权利要求1所述的托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法，其特征在于，所述的步骤1)中，包括以下步骤：(a)热像仪连接一个特制的光路通过托卡马克装置的窗口探入托卡马克装置内部，热像仪能够对进入光路的辐射能用温度响应，热像仪根据普朗克公式计算出热像仪测得的辐射能W_m。(b)首先利用黑体炉发射率为1的特性可以根据黑体炉的温度通过公式(1)计算出黑体炉向外的辐射能W_b。(c)特制的光路的内部是真空的且温度恒定，所以可认为光路对辐射能的衰减率是固定的。热像仪对入射的辐射响应图片信息，根据图片信息得到的灰度值与黑体炉向外的发射的辐射能成正比例关系，所以设黑体炉的向外的辐射能W_b与热像仪测得的辐射能W_m之间的关系为W_m＝aW_b+b(2)(d)设定黑体炉在多个温度点，便可得到一组W_b和对应的W_m，用最小二乘法拟合得到二者的关系。3.根据权利要求1所述的托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法，其特征在于，所述的步骤2)中包括以下步骤：(e)在托卡马克烘烤状态时，热电偶可以读出偏滤器靶板的真实温度T，由公式(1)算出该温度下黑体的辐射能Wobj；(f)热像仪也会测得一个辐射能，由公式(2)计算得到的辐射能便是偏滤器靶板实际向外辐射的能量和背景辐射的能量的和；(g)Wrefl是背景辐射，Wrefl的值由室温20度测得的辐射能代入公式(1)计算得出，根据公式(3)便可算出该温度下发射率的数值；W＝εWobj+(1-ε)Wrefl(3)(h)取烘烤状态下多个不同温度点，分别计算得到其发射率，由一组温度与发射率的数值拟合得到发射率随温度变化的关系为公式；ε＝f(t)(4)4.根据权利要求1所述的托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法，其特征在于，所述的步骤3)中包括以下步骤：(i)在托卡马克放电状态时，热像仪响应偏滤器靶板的辐射得到灰度值x，实际的辐射能与真实的温度之间为公式(5)(j)根据公式(2)、公式(3)和公式(5)便可以建立辐射能与温度的公式(6)2CN108168709A权利要求书2/2页(k)真实温度和发射率是未知数，由公式(6)和公式(4)联立便可解出偏滤器靶板的真实温度。3CN108168709A说明书1/11页一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法技术领域：[0001]本发明涉及红外测温领域，具体地，涉及一种托卡马克偏滤器靶板温度精确测量方法。背景技术：[0002]托卡马克装置为进行核聚变研究的一种装置，在托卡马克装置工作时，大量等离子在磁约束的作用下在其腔体中高速运转。在托卡马克装置中，通常采取两种方法将中心高温等离子体与真空室器壁分开：(1)采用限制器：中心等离子体的外缘与限制器孔栏相切，将真空室中的等离子体分成内外两个区域，与孔栏相切的磁面被称为最后一个封闭磁面；(2)采用偏滤器：特殊设计的外加线圈电流与主等离子体电流产生具有一个磁场或者两个磁场零点(X点)的位形，这时，零点磁场分界面代替了限制器位形中与孔栏相切