本發(fā)明涉及east托卡馬克裝置中診斷數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

偏濾器是核聚變裝置中關(guān)鍵部件之一，起到了雜質(zhì)屏蔽、熱/粒子排除以及未來(lái)聚變堆上排除聚變產(chǎn)物氦灰的作用。偏濾器是核聚變裝置上承受熱負(fù)荷最高的第一壁部件，偏濾器靶板所面臨的高熱負(fù)荷和高粒子負(fù)荷是當(dāng)前聚變能研究的重要方向。

朗繆爾靜電探針是最早應(yīng)用于測(cè)量等離子體參數(shù)的診斷系統(tǒng)，由于其具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、使用方便、可測(cè)量的物理量豐富且有較高的空間分辨率（1毫米左右）等優(yōu)點(diǎn)，因此，一直被作為常規(guī)的等離子體診斷工具，并在使用中得以不斷改進(jìn)和提高。朗繆爾探針測(cè)量等離子體參數(shù)有單探針、雙探針和三探針三種方法；其中單探針是最簡(jiǎn)單的一種形式，就是將加有一定偏壓的一小段導(dǎo)電電極伸入到等離子體內(nèi)部，用于收集電子或離子電流，并利用掃描電壓方法獲得其伏安特性曲線，從而可得到所測(cè)量位置的局部電子密度、電子溫度、等離子體空間電位、熱流、粒子流及它們的漲落等信息；雙探針則是將偏壓加載在兩根相鄰很近且深入等離子體內(nèi)部的導(dǎo)電電極上，同樣利用掃描電壓的形式獲得其伏安特性曲線，進(jìn)而得出相應(yīng)參數(shù)，由于雙探針的兩個(gè)探針頭都是懸浮在等離子體中，受外界的影響小，因此測(cè)量的誤差比較小，特別在強(qiáng)磁場(chǎng)和波加熱條件下測(cè)量；三探針則是將一根單探針和兩根雙探針組合在一起，并且探針為三根完全相同的、間距很近。其中，單探針懸浮在等離子體內(nèi)部，雙探針之間加一個(gè)足夠大的電壓（一般大于3kbte/e），其優(yōu)點(diǎn)在于不需要測(cè)量探針的伏安特性曲線，就可以直接獲得許多等離子體參數(shù)，具有更高的時(shí)間分辨率。在偏濾器上，朗繆爾靜電探針診斷也被廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的磁約束聚變裝置中都在偏濾器靶板區(qū)域都安裝了朗繆爾靜電探針診斷系統(tǒng)，如diiid、jet、kstar、hl-2a、west等。通常，朗繆爾探針嵌裝在偏濾器靶板上，且與靶板絕緣，并在靶板的不同空間位置上安裝多組測(cè)量序列，以便能夠同時(shí)測(cè)量不同靶板空間位置上等離子體的信息，從而構(gòu)成一個(gè)偏濾器探針測(cè)量陣列。

east偏濾器探針診斷系統(tǒng)自east托卡馬克裝置建立起就已經(jīng)作為常規(guī)診斷進(jìn)行了設(shè)計(jì)和安裝，主要采用三探針診斷形式進(jìn)行等離子體信號(hào)測(cè)量，極向上分布有多個(gè)三探針測(cè)量組，覆蓋了整個(gè)偏濾器靶板區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)靶板的等離子體參數(shù)的測(cè)量。

偏濾器探針的設(shè)計(jì)安裝都需要基于偏濾器的結(jié)構(gòu)，east偏濾器為了實(shí)現(xiàn)east運(yùn)行目標(biāo)（長(zhǎng)脈沖（1000s）/高功率(>30mw)運(yùn)行），將會(huì)承受更高的熱負(fù)荷（穩(wěn)態(tài)~2mw/m²，瞬態(tài)~15mw/m²），因此在2012年實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，east上偏濾器進(jìn)行了改造升級(jí)，世界上首次成功安裝了iter-like鎢銅主動(dòng)水冷偏濾器。

伴隨著east偏濾器的升級(jí)，east偏濾器探針也進(jìn)行了升級(jí)改造，具體以2013年為節(jié)點(diǎn)，在2013年之前，east上下偏濾器為對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布，上下偏濾器內(nèi)靶板和外靶板上分別安裝有15組和20組三探針，上下偏濾器區(qū)域各有105根探針，總共210根探針，極向上空間分辨率為外靶板10mm，內(nèi)靶板15mm（沿靶板表面方向）（[1]t.ming,etal.fusionengineeringanddesign.84,(2009).[2]j.wang,etal.physicascripta.78,(2008).）。而2013年之后的east上偏濾器升級(jí)為iter-like鎢銅主動(dòng)水冷偏濾器，使得east上偏濾器探針系統(tǒng)也進(jìn)行了重新安裝，上外靶板和上內(nèi)靶板分別分布有13組和14組三探針，在極向上空間分辨率為12mm-18mm范圍內(nèi)（沿靶板表面方向）；同時(shí)，在環(huán)向上不同窗口位置（d和o窗口）安裝了兩個(gè)極向空間分布完全一樣的測(cè)量陣列，兩者相隔112°。上偏濾器區(qū)域總共162根探針，能夠用于測(cè)量east偏濾器區(qū)域環(huán)向不同位置的等離子體參數(shù)分布，為偏濾器區(qū)域的3d物理研究提供了直接可靠的數(shù)據(jù)支持，如lhw、rmp等引起的3d物理（[3]j.c.xu,etal,reviewofscientificinstruments.87,083504(2016).）。在2016年8月份開(kāi)始，為了改善偏濾器石墨探針頭因放電而出現(xiàn)的燒蝕問(wèn)題，east下偏濾器探針診斷系統(tǒng)在2016年春季實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)；具體是對(duì)探針頭進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)及安裝，由原來(lái)的圓頂形石墨探針頭更換為平頂形石墨探針頭（探針頭頂面與偏濾器靶板平齊，即齊平探針（flush-mountedprobe））；齊平探針的測(cè)量與圓頂形石墨探針在推導(dǎo)公式上有一定差異，必須考慮到有效采集面積的變化因素。另外，east偏濾器探針診斷系統(tǒng)在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，存在一定的誤差，這些誤差主要來(lái)源于探針安裝誤差、探針頭加工誤差、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中探針頭燒蝕以及efit數(shù)據(jù)誤差等，因此，需要針對(duì)不同的炮號(hào)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的校準(zhǔn)。

以上可見(jiàn)，east偏濾器探針診斷的數(shù)據(jù)無(wú)論數(shù)據(jù)量還是信息量都很龐大，并且不同時(shí)間段的放電炮號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)成、計(jì)算處理的公式及誤差校正都有差異。對(duì)east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，傳統(tǒng)的做法是在分析一炮數(shù)據(jù)時(shí)，利用matlab軟件編譯相應(yīng)的分析處理程序，并按要求編譯繪圖程序代碼進(jìn)行繪圖。這種方法，在實(shí)際操作中效率極低，并且代碼更改繁瑣，使得很多有用的數(shù)據(jù)信息不能夠充分及時(shí)地展示給研究人員，浪費(fèi)了不少的資源。因此，開(kāi)發(fā)一套適合于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)分析處理的可視化交互軟件系統(tǒng)，將會(huì)大大提高數(shù)據(jù)分析的效率，為east偏濾器相關(guān)物理研究提供可靠支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，以提高east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)分析處理的效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)置有交互主界面，交互主界面上包括初始數(shù)據(jù)讀取模塊、數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊和繪圖模塊。所述初始數(shù)據(jù)讀取模塊讀取east數(shù)據(jù)服務(wù)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，然后，經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差處理及公式計(jì)算，最后，在所述繪圖模塊中設(shè)置不同的繪圖屬性繪制出不同的數(shù)據(jù)圖形。

所述初始數(shù)據(jù)讀取模塊分為探針數(shù)據(jù)讀取和參考信號(hào)數(shù)據(jù)讀取兩個(gè)模塊，所述數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊分為探針數(shù)據(jù)處理和參考信號(hào)數(shù)據(jù)處理兩個(gè)模塊，所述繪圖模塊分為探針數(shù)據(jù)繪圖和參考信號(hào)繪圖兩個(gè)模塊。探針數(shù)據(jù)和參考信號(hào)數(shù)據(jù)的讀取、處理和繪圖都是獨(dú)立的。參考信號(hào)數(shù)據(jù)的設(shè)置是為了給分析探針數(shù)據(jù)提供參考，起到一個(gè)綜合分析的效果，使探針數(shù)據(jù)的信息挖掘更加全面。

所述探針數(shù)據(jù)處理模塊中首先在探針數(shù)據(jù)計(jì)算選擇模塊中選擇需要計(jì)算的等離子體參數(shù)選項(xiàng)，然后，通過(guò)探針數(shù)據(jù)誤差處理模塊對(duì)原始數(shù)據(jù)的誤差做校準(zhǔn)處理，利用誤差校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式計(jì)算出選中的等離子體參數(shù)，最后，將計(jì)算出來(lái)的等離子體參數(shù)存儲(chǔ)在本地文件夾，以便以后能夠隨時(shí)讀取。所述探針數(shù)據(jù)誤差處理模塊主要包括誤差系數(shù)和參考炮號(hào)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，所述參考炮號(hào)都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)炮號(hào)的所述誤差系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，在計(jì)算任意炮號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)取距離最近的參考炮號(hào)的誤差系數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差處理。

所述探針數(shù)據(jù)繪圖模塊分為時(shí)空分布圖和剖面分布圖兩種繪圖模塊，所述時(shí)空分布圖繪圖模塊中設(shè)置有繪圖參數(shù)、y軸設(shè)置、繪圖形式和打擊點(diǎn)繪制四個(gè)選項(xiàng)，通過(guò)設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)可以繪制研究人員所需要的等離子體參數(shù)時(shí)空分布圖形；所述剖面分布圖繪圖模塊中設(shè)置有繪圖參數(shù)、x軸設(shè)置、繪圖形式和時(shí)間點(diǎn)設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)，通過(guò)設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)可以繪制研究人員所需時(shí)間點(diǎn)等離子體參數(shù)剖面分布圖形。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供了一種適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，根據(jù)目前east偏濾器探針診斷的數(shù)據(jù)無(wú)論數(shù)據(jù)量還是信息量都很龐大，并且不同時(shí)間段的放電炮號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)成、計(jì)算處理的公式及誤差校正都有差異的現(xiàn)狀。在對(duì)east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，傳統(tǒng)的做法是在分析一炮數(shù)據(jù)時(shí)，利用matlab軟件編譯相應(yīng)的分析處理程序，并按要求編譯繪圖程序代碼進(jìn)行繪圖。這種方法，在實(shí)際操作中效率極低，并且代碼更改繁瑣，使得很多有用的數(shù)據(jù)信息不能夠充分及時(shí)地展示給研究人員，浪費(fèi)了不少的資源。而本發(fā)明提供的適合于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)分析處理的可視化交互軟件系統(tǒng)，能夠方便快捷地計(jì)算和繪制各種各樣的探針數(shù)據(jù)圖形，結(jié)合研究人員選擇的參考信號(hào)，為更加深入挖掘探針數(shù)據(jù)的信息提供最直觀的圖形，將會(huì)大大提高數(shù)據(jù)分析的效率，為east偏濾器相關(guān)物理研究提供可靠支持。

附圖說(shuō)明

圖1為east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的整體框架圖。

圖2為east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理模塊的示意圖。

圖3為east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)繪圖模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，設(shè)置有交互主界面1，包括初始數(shù)據(jù)讀取模塊2、數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊3和繪圖模塊4。初始數(shù)據(jù)讀取模塊2讀取east數(shù)據(jù)服務(wù)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，然后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊3對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差處理及公式計(jì)算，最后，在繪圖模塊4中設(shè)置不同的繪圖屬性繪制出不同的數(shù)據(jù)圖形。

初始數(shù)據(jù)讀取模塊2分為探針數(shù)據(jù)讀取10和參考信號(hào)數(shù)據(jù)讀取9兩個(gè)模塊，數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊3分為探針數(shù)據(jù)處理7和參考信號(hào)數(shù)據(jù)處理8兩個(gè)模塊，繪圖模塊4分為探針數(shù)據(jù)繪圖5和參考信號(hào)繪圖6兩個(gè)模塊。探針數(shù)據(jù)和參考信號(hào)數(shù)據(jù)的讀取、處理和繪圖都是獨(dú)立的，其中參考信號(hào)具體包括等離子體電流、等離子體密度、儲(chǔ)能、q95、βn等。

如圖2所示，探針數(shù)據(jù)處理模塊7中首先在探針數(shù)據(jù)計(jì)算選擇模塊701中選擇需要計(jì)算的等離子體參數(shù)選項(xiàng)，具體包括四個(gè)靶板上離子飽和流密度（js）、懸浮電位（vf）、電子溫度（ne）、電子密度（te）、平行熱流（qp）、垂直熱流（qt）六個(gè)參數(shù)，然后，通過(guò)探針數(shù)據(jù)誤差處理模塊702對(duì)原始數(shù)據(jù)的誤差做校準(zhǔn)處理，利用誤差校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式選中的等離子體參數(shù)做等離子體參數(shù)計(jì)算705處理，最后，將計(jì)算出來(lái)的等離子體參數(shù)利用探針數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊706存儲(chǔ)在本地文件夾，以便以后能夠隨時(shí)讀取。探針數(shù)據(jù)誤差處理模塊702主要包括誤差系數(shù)703和參考炮號(hào)704兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)參考炮號(hào)都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)炮號(hào)的誤差系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，在計(jì)算任意炮號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)取距離最近的參考炮號(hào)的誤差系數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差處理。

如圖3所示，探針數(shù)據(jù)繪圖模塊5分為時(shí)空分布圖510和剖面分布圖501兩種繪圖模塊，時(shí)空分布圖繪圖模塊510中設(shè)置有繪圖參數(shù)509、y軸設(shè)置506、繪圖形式508和打擊點(diǎn)繪制507四個(gè)選項(xiàng)，通過(guò)設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)可以繪制研究人員所需要的等離子體參數(shù)時(shí)空分布圖形；繪圖參數(shù)509中設(shè)置有離子飽和流密度（js）、懸浮電位（vf）、電子溫度（ne）、電子密度（te）、平行熱流（qp）、垂直熱流（qt）六個(gè)選項(xiàng)；y軸設(shè)置506中設(shè)置有通道（channel）和到靶板表面拐角的距離兩個(gè)選項(xiàng)；繪圖形式508中設(shè)置有上靶板參數(shù)繪圖、下靶板參數(shù)繪圖和全部靶板參數(shù)繪圖三種形式；打擊點(diǎn)繪制507需要利用efit數(shù)據(jù)推導(dǎo)出最外閉合磁面在靶板表面的位置坐標(biāo)隨時(shí)間演化的數(shù)據(jù)，然后一起繪制在時(shí)空分布圖中。剖面分布圖繪圖模塊501中設(shè)置有繪圖參數(shù)504、x軸設(shè)置502、繪圖形式505和時(shí)間點(diǎn)設(shè)置503四個(gè)選項(xiàng)，通過(guò)設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)可以繪制研究人員需要的等離子體參數(shù)剖面分布圖形；繪圖參數(shù)504中設(shè)置有電子密度、電子溫度、等離子體空間電位、平行熱流、垂直熱流和粒子流六個(gè)選項(xiàng)；x軸設(shè)置506中設(shè)置有通道（channel）、到靶板表面拐角的距離、到靶板打擊點(diǎn)的距離和投影到中平面的坐標(biāo)四個(gè)選項(xiàng)；繪圖形式505中設(shè)置選擇是否進(jìn)行插值擬合繪圖；時(shí)間點(diǎn)設(shè)置503中最多可以設(shè)置四個(gè)不同時(shí)刻，即可以繪制四個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的靶板等離子體參數(shù)。

本發(fā)明的適用于east偏濾器探針診斷數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，其中的一個(gè)實(shí)施例以matlab軟件為平臺(tái)，利用其圖形用戶接口（gui）設(shè)計(jì)交互主界面，設(shè)置相應(yīng)的控件，并編譯實(shí)現(xiàn)上述各模塊功能的代碼。本發(fā)明可以方便地計(jì)算和繪制east偏濾器各個(gè)靶板區(qū)域的等離子體參數(shù)包括電子密度、電子溫度、等離子體空間電位、平行熱流、垂直熱流和粒子流的信息，可以展示時(shí)空分布圖和剖面分布圖兩種形式，并可以繪制不同的參考信號(hào)（如放電等離子體電流、放電等離子體密度、儲(chǔ)能等），為研究人員提供參考，從而快速地提供給研究人員偏濾器相關(guān)物理信息最直觀的圖形。