一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置

本发明涉及磁约束核聚变等离子体微波辅助加热系统工程研究中的热移除性能测试，特别是涉及一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置。

背景技术：

1、在磁约束核聚变研究领域中，高功率毫米波加热系统是非常有效的等离子体辅助加热手段，具有局域性好、功率密度高、沉积位置调控灵活等优点，当热核聚变等离子体中电子的回旋频率与微波电场频率一致或呈倍数关系时，电子将会产生共振并吸收微波能量，故毫米波加热系统又长被称为电子回旋共振加热（ecrh）系统。目前用于磁约束核聚变等离子体辅助加热的毫米波波源输出功率已达兆瓦级，其系统配套的传输与发射设备也需可以承受相应的功率量级，对于准光学发射天线来说，其发射镜的热移除性能乃是其研制的关键技术之一。east装置ecrh系统发射天线运行时，发射镜处于高温、高真空、高磁场环境中，其温度分布及热移除状态无法实时监测，流热耦合仿真是一种常用的热移除性能设计分析手段，而热移除性能测试则是验证仿真分析合理性的最佳选择。

2、实测发射镜热移除性能可采用一种大功率（千瓦级）的陶瓷电加热片模拟热源，并通过测温元件多点采集发射镜温度。大功率陶瓷加热片持续工作时，需保持加热片与发射镜始终紧密贴合，以保证加热片对发射镜的有效加热。同时也需保持测温元件与发射镜面紧密贴合，以确保采集信息准确可靠。采用耐高温导热胶粘合是一种常用的固定加热片及测温元件的手段，但当加热温度持续升高，黏合剂容易脱落，热量传递不充分，导致加热效果降低，采集温度偏差较大。因此，如何确保加热功率有效传向待测发射镜，以及如何保证温度采集信息准确乃是实验测试的关键点。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，旨在解决加热元件、测温元件在高温下和发射镜之间固定不牢导致热量传递不充分和温度采集信息不够准确的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，包括：

3、连接架，所述连接架用于和发射镜连接；

4、加热组件，包括加热元件和压紧单元，所述加热元件用于给所述发射镜提供热源且居中设置在所述发射镜上，所述压紧单元设置于所述连接架上，用于将所述加热元件抵设在所述发射镜的镜面；

5、温度采集组件，包括弹性顶压单元和多个温度采集元件，多个所述温度采集元件通过所述弹性顶压单元和所述发射镜的镜面紧贴设置，用于采集所述发射镜的镜面温度。

6、更进一步地，所述连接架包括架体，所述架体两端向下延伸形成有连接部，两所述连接部上相对穿设有连接轴，所述连接轴用于和发射镜两侧的轴孔对应连接。

7、更进一步地，所述压紧单元包括t型压块和隔热板，所述t型压块和所述连接架固定，所述t型压块下方设有所述隔热板，所述隔热板抵设在所述加热元件上。

8、更进一步地，所述t型压块包括第一螺杆和压板，所述第一螺杆穿设在所述连接架上，且上端设有第一防脱螺母和锁紧螺母，所述第一防脱螺母位于所述连接架上方，所述锁紧螺母位于所述连接架下方且用于将所述第一螺杆和所述连接架固定，所述第一螺杆的轴线和所述发射镜的镜面垂直且正对所述发射镜的镜面中心；所述第一螺杆下端设有所述压板，所述压板下方设有所述隔热板，所述隔热板抵设在所述加热元件上。

9、更进一步地，所述第一螺杆上还设有用于所述弹性顶压单元安装限位的紧固螺母，所述紧固螺母位于所述锁紧螺母下方，所述锁紧螺母和所述紧固螺母配合将所述弹性顶压单元进行固定。

10、更进一步地，所述弹性顶压单元包括连接件和弹性件；所述弹性件和所述连接件滑动连接，且所述连接件于所述压紧单元的两侧对称均布有若干所述弹性件，所述弹性件用于将所述温度采集元件抵设在所述发射镜的镜面上。

11、更进一步地，所述弹性件包括和导向杆和弹簧，所述导向杆穿设在所述连接件上且和所述连接件活动连接，所述导向杆上套设有所述弹簧，所述弹簧一端抵设在所述连接件上，另一端抵设在所述导向杆上，所述温度采集元件位于所述导向杆下方，所述弹簧有带动所述导向杆沿轴向靠近所述发射镜的镜面运动的趋势。

12、更进一步地，所述导向杆为螺杆，所述螺杆由上至下依次设有第二防脱螺母和顶压螺母，所述第二防脱螺母和所述顶压螺母分别位于所述连接件上下侧，所述弹簧一端抵设在所述连接件上，另一端抵设在所述顶压螺母上，所述弹簧有带动所述螺杆向下运动的趋势，所述温度采集元件位于所述螺杆的下方。

13、更进一步地，所述温度采集组件为两组，两组所述温度采集组件之间的夹角大小在30°~60°之间。

14、更进一步地，所述加热元件、所述温度采集元件和发射镜的接触处均设有导热脂。

15、本发明实施例一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置与现有技术相比，其有益效果在于：设有连接架，可用于和发射镜快速连接；加热元件用于给发射镜提供热源且居中设置在发射镜上，压紧单元可将加热元件抵设在发射镜的镜面，使加热元件始终和发射镜的镜面保持紧密接触，确保加热元件产生的热量可以充分传导至发射镜；温度采集元件通过弹性顶压单元和发射镜的镜面紧贴设置，用于采集发射镜的镜面温度，弹性顶压单元可使温度集采元件和发射镜连接牢靠；通过压紧单元和弹性顶压单元分别对加热元件和温度采集元件和发射镜挤压固定，确保发射镜的温度采集信息准确，提高热移除测试结果的准确性。为长脉冲高功率毫米波发射镜的研制提供可靠的保障，也为高功率毫米波加热系统的研究提供有价值的参考。

技术特征：

1.一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述连接架包括架体，所述架体两端向下延伸形成有连接部，两所述连接部上相对穿设有连接轴，所述连接轴用于和发射镜两侧的轴孔对应连接。

3.如权利要求1所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述压紧单元包括t型压块和隔热板，所述t型压块和所述连接架固定，所述t型压块下方设有所述隔热板，所述隔热板抵设在所述加热元件上。

4.如权利要求3所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述t型压块包括第一螺杆和压板，所述第一螺杆穿设在所述连接架上，且上端设有第一防脱螺母和锁紧螺母，所述第一防脱螺母位于所述连接架上方，所述锁紧螺母位于所述连接架下方且用于将所述第一螺杆和所述连接架固定，所述第一螺杆的轴线和所述发射镜的镜面垂直且正对所述发射镜的镜面中心；所述第一螺杆下端设有所述压板，所述压板下方设有所述隔热板，所述隔热板抵设在所述加热元件上。

5.如权利要求4所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述第一螺杆上还设有用于所述弹性顶压单元安装限位的紧固螺母，所述紧固螺母位于所述锁紧螺母下方，所述锁紧螺母和所述紧固螺母配合将所述弹性顶压单元进行固定。

6.如权利要求1所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述弹性顶压单元包括连接件和弹性件；所述弹性件和所述连接件滑动连接，且所述连接件于所述压紧单元的两侧对称均布有若干所述弹性件，所述弹性件用于将所述温度采集元件抵设在所述发射镜的镜面上。

7.如权利要求6所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述弹性件包括和导向杆和弹簧，所述导向杆穿设在所述连接件上且和所述连接件活动连接，所述导向杆上套设有所述弹簧，所述弹簧一端抵设在所述连接件上，另一端抵设在所述导向杆上，所述温度采集元件位于所述导向杆下方，所述弹簧有带动所述导向杆沿轴向靠近所述发射镜的镜面运动的趋势。

8.如权利要求7所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述导向杆为螺杆，所述螺杆由上至下依次设有第二防脱螺母和顶压螺母，所述第二防脱螺母和所述顶压螺母分别位于所述连接件上下侧，所述弹簧一端抵设在所述连接件上，另一端抵设在所述顶压螺母上，所述弹簧有带动所述螺杆向下运动的趋势，所述温度采集元件位于所述螺杆下方。

9.如权利要求1所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述温度采集组件为两组，两组所述温度采集组件之间的夹角大小在30°~60°之间。

10.如权利要求1所述的长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，其特征在于：所述加热元件、所述温度采集元件和发射镜的接触处均设有导热脂。

技术总结
本发明涉及磁约束核聚变等离子体微波辅助加热系统工程研究中的热移除性能测试技术领域，公开了一种长脉冲高功率毫米波发射镜热移除性能测试装置，包括：连接架，用于和发射镜连接；加热组件，包括加热元件和压紧单元，加热元件用于给发射镜提供热源且居中设置在发射镜上，压紧单元设置于连接架上，用于将加热元件抵设在发射镜的镜面；温度采集组件，包括弹性顶压单元和多个温度采集元件，多个温度采集元件通过弹性顶压单元和发射镜的镜面紧贴设置，用于采集发射镜的镜面温度。本发明的有益效果：确保加热元件和温度采集元件始终和发射镜的镜面紧贴设置，提高热移除测试结果的准确性。

技术研发人员：张立元,王晓洁,徐旵东,吴大俊
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15