[实用新型]基于法拉第效应的托卡马克装置的等离子体电流测量装置

说明书

本实用新型公开了一种基于法拉第效应的托卡马克装置的等离子体电流测量装置，包括有安装在托卡马克装置的真空室内的光纤传感环和位于托卡马克装置的真空室外侧的光信号调制系统以及计算机，所述的光纤传感环包括有四分之一光纤波片、传感光纤和反射镜，所述的光纤波片和反射镜固定在托卡马克真空室内壁，所述的传感光纤沿着托卡马克装置的真空室壁极向绕一圈并将处于传感光纤末端的反射镜与另一端的光纤波片闭合以形成闭合传感环；所述的光纤波片与光信号调制系统通过保偏光纤连接，光信号调制系统与计算机通过信号线连接。本实用新型能够对等离子体电流的长时间高精度测量。

技术领域

本实用新型涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种基于法拉第效应的托卡马克装置的等离子体电流测量装置。

背景技术

在托卡马克装置中，等离子体环向电流是托卡马克放电运行的最基本参数之一。目前在托卡马克装置上用于测量等离子体电流的是罗柯线圈及其配套积分器系统。经由罗柯线圈测得的电流变化的微分信号，经过积分器积分处理后得到等离子体电流。由于积分器的输出存在时间漂移，所以罗柯线圈及其配套的积分器系统在原理上无法对电流进行长时间准确测量，因此需要一种不依赖于积分器可对等离子体电流进行长时间精确测量的装置。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于法拉第效应的托卡马克装置的等离子体电流测量装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于法拉第效应的托卡马克装置的等离子体电流测量装置，包括有安装在托卡马克装置的真空室内的光纤传感环和位于托卡马克装置的真空室外侧的光信号调制系统以及计算机，所述的光纤传感环包括有四分之一光纤波片、传感光纤和反射镜，所述的光纤波片和反射镜固定在托卡马克真空室内壁，所述的传感光纤沿着托卡马克装置的真空室壁极向绕一圈并将处于传感光纤末端的反射镜与另一端的光纤波片闭合以形成闭合传感环；所述的光纤波片与光信号调制系统通过保偏光纤连接，光信号调制系统与计算机通过信号线连接。

所述的光信号调制系统包括有激光器、起偏器、铌酸锂光相位调制器和光电探测器，激光器的输出端和光电探测器的输入端均与起偏器的一端连接，起偏器的另一端连接铌酸锂光相位调制器，铌酸锂光相位调制器通过保偏光纤与所述的光纤波片连接，光电探测器的输出端与计算机连接。

所述的保偏光纤是通过穿墙法兰从外侧引进托卡马克装置的真空室内的。

采用高双折射保偏光纤，在保证光的偏振态的前提下对光信号进行传输。

相位调制器对光相位进行调制，使传感器始终工作于最佳工作状态。

当等离子体电流穿过闭合的光纤电流测量仪传感环所围成的面时，根据法拉第效应，由等离子体电流产生的感应磁场会使传输于传感光纤中的两束圆偏振光(左旋圆偏振与右旋圆偏振光)产生相位差，由安培环路定理可得，该相位差的大小与等离子体电流的大小成正比。

其中θ为两束圆偏振光的相位差，V为光纤材料的瓦尔德系数，L为传感光纤环路径，I为等离子体电流。通过测量两束圆偏振光之间的相位差即可实现对等离子体电流的直接测量。

本实用新型的优点是：本实用新型提供了能够对等离子体电流的长时间高精度测量的装置，安装维护方便，占用空间小，可以灵活地根据安装现场环境布设传感光纤，利于在托卡马克装置内部的狭小空间内进行安装。

附图说明

图1为本实用新型的光纤传感环结构示意图。

图2为本实用新型的工作原理框图。

具体实施方式