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在托卡马克等离子体的诊断中,利用激光汤姆逊散射测量等离子体温度的准确性和权威性已经得到了认可。
激光汤姆逊散射诊断系统经过改进和提高,已经能测量到散射信号,得到等离子体电子温度。但是还存在一些技术难题,特别是散射信号十分微弱,干扰信号和电路本身的噪声对散射信号的测量影响非常大,放大电路设计困难。提高信噪比,设计合适的放大电路,是激光汤姆逊散射信号处理的关键。
本文首先对激光汤姆逊散射系统做了整体描述,然后分析了实验过程中可能存在的干扰和电路的噪声。选择了硅雪崩二极管探测器,它对散射信号有较高的灵敏度和增益。运算放大器和跨导电阻把通过探测器的光信号转变为电压信号。实验电路中用一个T型网络来代替反馈大电阻,减小了寄生电容,提高了放大倍数和减小电路的时间常数。通过选择大带宽,高放大倍数的放大器对信号进行后续处理。
放大电路分为两级,前置放大电路和中继放大电路。前置放大电路主要对散射信号进行放大,达到需要的增益,提高信噪比,中继放大电路是对信号的进一步放大和调整,以便采集需求。为了减小外界的干扰和噪声,电路对屏蔽技术和接地技术进行了精心设计和处理。
对电路进行了改进,给出了在实验过程中得到的一些实验测试数据。结果表明改进后的电路性能更好,能满足实验要求。