【摘 要】
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电子回旋辐射成像诊断（Electron Cyclotron Emission Imaging,ECEI）是观测托卡马克等离子体二维电子温度演化的重要工具,其信号的质量及信号的合理性分析对后续物理分析至关重要。本文工作围绕J-TEXT ECEI信号处理技术的研究而展开,研制了J-TEXT ECEI自动数据清洗与反馈调节功能模块,发展了J-TEXT虚拟ECEI诊断平台,并基于虚拟诊断平台进行了初步仿真
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电子回旋辐射成像诊断（Electron Cyclotron Emission Imaging,ECEI）是观测托卡马克等离子体二维电子温度演化的重要工具,其信号的质量及信号的合理性分析对后续物理分析至关重要。本文工作围绕J-TEXT ECEI信号处理技术的研究而展开,研制了J-TEXT ECEI自动数据清洗与反馈调节功能模块,发展了J-TEXT虚拟ECEI诊断平台,并基于虚拟诊断平台进行了初步仿真研究。首先,本文介绍了J-TEXT ECEI自动数据清洗与反馈调节模块的研制工作,包括ECEI信号分类器和反馈调节单元的设计。基于机器学习,设计了包含三个模块的两级树状结构分类器。比较了支持向量机模型、随机森林模型和决策树模型在每个模块上的分类效率和准确率,确定了支持向量机模型和随机森林模型混合的分类器结构。根据信号特点,设计了每个模块的信号特征构建方法。采用网格搜索法和五折交叉验证法,确定了分类器的最优模型参数。在ECEI数据集上,分类器对各类ECEI信号的分类准确率都达到了93%以上。在信号分类的基础上,设计了J-TEXT ECEI反馈调节单元,实现了对问题目标ECEI通道信号的自动反馈调节。ECEI信号的整个反馈调节过程（包括信号分类和反馈调节）可以在3分钟以内完成,满足J-TEXT实验要求（两个相邻放电之间的间隔大约为5分钟）。其次,本文阐述了J-TEXT虚拟ECEI诊断平台的研制工作和相关模拟结果,为ECEI诊断信号分析提供了有力的工具。诊断模型的设计包含ECE一维模型和ECE二维模型。ECE一维模型计算了由等离子体外向内入射的电磁波的传播轨迹,根据入射电磁波信号强度与等离子体内相应辐射位置等离子体温度的关系,得到了电子温度信息。ECE二维模型计算了电磁波传播过程中的能量分布二维演化,实现了模型的更精细模拟。基于虚拟ECEI诊断平台,本文模拟分析了等离子体密度条件对ECEI观测位置的影响、光学厚度对ECEI电子温度测量的影响,给出了相关分析结果及多个等离子体参数下的相关修正数据,为J-TEXT ECEI信号分析提供了参考。
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