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EAST 磁探针参数的标定

EAST 磁探针参数的标定. 报告人 : 戴晓静 导 师 : 沈飙研究员 2010 年 7 月 2 日. 目前工作. 1. 了解磁探针标定的意义 2. 了解磁探针 3. 了解电磁测量原理 4. 掌握互感系数的计算 5. 分析误差源 6. 设计标定算法和流程 7. 单匝环的标定及结果分析 8. 小探针的标定及结果分析. 小结. 通过对磁探针的标定工作，系统了解了 EAST 中电磁测量诊断的应用，磁探针的种类、参数及作用； 通过计算互感系数，了解了电磁测量原理，电流丝模型及分割思想；

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EAST 磁探针参数的标定

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Presentation Transcript

  1. EAST磁探针参数的标定 报告人:戴晓静 导 师:沈飙研究员 2010年7月2日

  2. 目前工作 1.了解磁探针标定的意义 2.了解磁探针 3.了解电磁测量原理 4.掌握互感系数的计算 5.分析误差源 6.设计标定算法和流程 7.单匝环的标定及结果分析 8.小探针的标定及结果分析

  3. 小结 • 通过对磁探针的标定工作，系统了解了EAST中电磁测量诊断的应用，磁探针的种类、参数及作用； • 通过计算互感系数，了解了电磁测量原理，电流丝模型及分割思想； • 通过设计磁探针的标定方法，熟悉了MATLAB编程，最小二乘法的应用以及权重的设计思想，还掌握了分析问题、解决问题并评价的流程与方法。

  4. 下一步工作 1. 分析小探针的标定存在问题 A权重选取B进一步考虑角度因素C增加考虑其他影响因素 2.修正PF的位置 3.进一步改善拟合程序

  5. 报告结束 谢谢大家！

  6. 磁探针标定的意义 电磁测量诊断系统 EAST现场信号 数据采集系统 PCS控制系统

  7. 两类磁探针 小探针—测量磁场 单匝环—测量磁通

  8. 电磁测量原理 物理基础:Maxwell方程组 小探针 单匝环

  9. 互感系数的计算 由电磁学知识，互感磁通是由其它回路电流产生的而与此回路相连的磁通。 式中，由第一回路在第二回路中产生的磁通，第一回路的电流值。

  10. EAST装置中互感系数的计算 K第一类椭圆积分，E第二类椭圆积分 两电流丝模型

  11. 提高计算精度 PF线圈:划分网格3*3 小探针:等分成11段

  12. 误差源分析 • 磁探针的安装误差、环境因素影响 • 回路增益 • PF线圈位置偏差

  13. 误差源数学公式 理论上 实际上

  14. 标定方法 1.设计PF放电模式： a、单独放电 b、组合放电（同向&反向） 2.确定初始测量数据并做合理的处理 3.计算相应的计算数据 4.观察、比较测量数据和计算数据，用设置权重的方法对数据进行筛选 5.应用最小二乘法拟合 6.评价

  15. 算法流程

  16. 算法思想1 泰勒展开 由于磁探针位移量和比例系数变化量均为小量，故可以对拟合方程在原点做线性展开，如下所示：

  17. 算法思想2 横轴区间（μ-2.58σ，μ+2.58σ）内的面积为99.730020%。 单匝环0.05 小探针0.1 权重设计 权重主要依据信号的可信度来设计。考虑磁场（磁通）的测量值与计算值之间存在的偏差，而且对任一个磁探针，对于不同位置的pf线圈的感应磁场（磁通）值大小不同，当测量值与计算值的差值特别大时把这组数据当作坏信号舍弃；由于有系统本底噪音的存在，对于特别小的信号，无法判断是信号还是噪音，对于这一类信号也可以当作坏信号舍弃。

  18. 算法思想3 最小二乘拟合 要准确标定出位置和比例系数的偏差，在这里采用带权重的最小二乘拟合的方法不断迭代求解，通过迭代过程中这些参数的不断调整进行计算值与测量值的拟合，最后决定这些参数。带权重的最小二乘法拟合表达式如下所示：

  19. 评价思想 在拟合出各个位置偏差和回路增益后，需要设计一个工具判断拟合出的结果是否合理。 1.比较标定前后的标准差 2.反算PF电流（限于单独通电模式）

  20. 单匝环的标定 1.获取数据，并预处理： N炮的PFcurrent12*N, FL_Me 35*N 2.计算： 对应N炮的 FL_Mc 35*N 3.观察、比较并剔除坏信号 4.拟合K 5.评价：比较标定前后的误差平方和，反算PFcurrent’并与原PFcurrent对比，验证自洽性

  21. 单匝环标定函数 Function rev_pfcurrent1 功能：读取FL PFC Function rev_pfcurrent2 功能：读取罗柯 霍尔 Function cal_m 功能：计算fl_c Mcr Mcz Function cal_krz 功能：计算f_k f_r f_z Function cal_mx 功能：计算fl_cx Function cal_err 功能：比较标定前后err Function cal_pf 功能：评价，反算pfcur

  22. 单匝环的标定1 单匝环的f_k f_r f_z

  23. 单匝环的标定2 单匝环磁通标定前后标准差对比：

  24. 单匝环的标定3 反算PF电流： PF测 PF-x Φ计 green Green’ Φ计-x PF计 Φ测

  25. 小探针的标定 1.获取数据，并预处理： N炮的PFcurrent12*N, BP_Be 38*N 2.计算： 对应N炮的 BP_Bc 38*N 3.观察、比较并剔除坏信号 4.拟合K dr dz dth 5.验证：比较标定前后的误差平方和，反算PFcurrent’并与原PFcurrent对比，验证自洽性

  26. Function rev_pfcurrent1 功能：读取PB PFC Function rev_pfcurrent2 功能：读取罗柯 霍尔 Function cal_b 功能：计算bp_c Bcr Bcz Bcth Function cal_krzthb 功能：计算b_k b_r b_z b_th Function cal_bx 功能：计算bp_cx Function cal_errb 功能：比较标定前后err Function cal_pf 功能：评价，反算pfcur 小探针的标定函数

  27. 小探针的标定1 小探针的b_k b_r b_z b_th

  28. 小探针的标定2 • 结果很不好。原因可能是比例系数没设好、泰勒展开或权重设计的问题。

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