聚变堆材料氦气扩散系数测试系统设计与实现.doc

聚变堆材料氦气扩散系数测试系统设计摘要：针对材料是否堆实验，设计了基于LabVIEW的测试系统以通过测试出氦气在材料中的扩散系数评价材料的性能了测试系统的结构和测试原理，框架和软件流程。 关键词：扩散系数；测试系统；LabVIEWiffusion Coefficient of Material Applicated in Fusion Reactor WANG Zheng-fei1,QIAN Xia-yi1,HUANG Yan2,YU Jian2 Abstract:In order to test whether the newly developed material can be applicated in Fusion reactor experiment,this test system was designed which is based on LabVIEW.So the performance of material can be evaluated through testing the Helium diffusion coefficient with fuzzy control algorithm,and select a material applicated in the fusion reactor to avoid performance of the fusion reactor penalties,the process can be remotely monitored during the test..Test system,test theory, hardware frameworks and software processes are introduced,how the fuzzy control algorithm is applicated in the system is expounded.The experimental results show that the test system can almost accurately measure the helium diffusion coefficient of the coated graphite substrate. Key words: fusion reactor；diffusion coefficient；test system；LaVIEW 0.引言 核聚变反应堆燃料充足[1]。在聚变反应堆中如果氦气渗透过材料进入等离子体中，聚变燃料将会被稀释，辐射的损耗会使等离子体的温度降低，这将严重影响反应器的性能[2]。扩散是指在浓度梯度作用下从高浓度区通过各种介质向低浓度区自由迁移达到平衡的一种物理过程 1.系统结构和原理 聚变堆用材料氦气扩散系数测试系统主要包括质量流量控制器、真空规、数据采集、样品、真空泵、、计算机。高真空侧压力值下降至500Pa以内后关闭、真空泵，打开，此时的分子泵开始工作，打开、，质量流量控制器使低真空侧设定值并且自动记录当前压力设定值对应的各个参数，结束当前循环并且开始下一轮，直至进入最后一个压力设定值对应的测试。当透过材料，系统稳定，此氦气透过量。氦气对样品的扩散系数K式： (1) 公式中PH(Pa)为低真空侧压力，A(cm2)为复合材料的面积，d(m)为复合材料的厚度。PL(Pa)为高真空侧压力，Pa.cm3/s)为氦气从低真空侧透过样品进入高真空侧的单位时间的量， 2.测控系统框架结构 为了节约开发周期并提高效率，软件采用LabVIEW。整个测试系统设计框图如图1所示，其中数据采集卡采用阿尔泰多功能数据采集卡USB2831，主要参数为12位AD精度，250 KS/s采样频率，16K FIFO，输入电压范围为0~10V，输出电压为0~5V。测试过程需要记录系统稳定后各参数的值，测试过程中各电磁阀的状态都是保持不变的。 图系统 Fig 1 Block diagram of system 3.软件设计 测试系统通过LabVIEW进行开发。流程图如图所示，依据模块划分，该应用程序可分为5个进程，分别是用户登录、模式选择、参数、仪器控制、报表。在自动测试之前需要用户进行参数设置，利用生产者消费者循环，通过队列的传输，在用户操作之前设置相关的参数然后开始测试。本系统专门设计了独立的监测软件供客户，采用DataSocket技术来实现主机与多个客户端之间数据的共享网络通信系统包括发布者、服务器及接收者等三部分首先在测试过程中通过调节电磁阀和控制测试进程将各个重要参数通过编程发送到DataSocket服务器，客户端从DataSocket服