太阳磁场望远镜KD*P高压脉冲电源设计
图2可以看出除了上升沿之后的1.2μs内有4 V左右的波动之外(可能是系统中的电容效应造成),1.6μs之后平稳输出阶段的纹波幅值均小于2 V,即波动小于总幅值的1/500。从上面的实际波形测量中我们看到:高压波形的上升下降延迟时间总和小于2μs,常规观测周期一般为20~30μs,即:延迟时间仅相当于波形周期的1/1 500~1/1 000;电压纹波,波形的不规则起伏小于2 V,即波动小于高压幅度的1/500。以上指标可以看出,高压波形精度满足了系统的原始要求,在实际使用中也取得了良好的效果。
3.2 磁场数据对比
采用原有KD*P电光调制器高压系统和新KD*P电光调制器高压系统对日面上的一个活动区进行了对比观测,两次观测所得磁场数据之间的时间间隔为5 min,当天该活动区没有剧烈活动,而且天气状况稳定,认为这样的时间间隔内磁场基本无变化,可以通过比较两者的差异,比较新旧高压系统的性能优劣。
图3为新旧高压磁场数据灰度显示比较,该图显示的是太阳磁场数据,其中白色部分代表黑子磁场的正极性部分,黑色部分代表黑子磁场负极性部分。
图4为磁场数据等高线图,磁场数据按照磁场强度为20,40,80,160,320,640:960,1 280,1 600,1 920,2 240,2 560,2 880(单位:G)绘制对应于图3磁场数据的等高线图,以此对比新旧高压系统在磁场测量灵敏度方面的差异。从图3磁场灰度显示中(两幅图的显示参数设置完全一致)可以看出(b)中的黑子磁场的轮廓、边沿、内部结构等都比(a)中的对应部分要清晰。在图4磁场数据等高线图中(等高线间隔设置完全一致),图(b)中等高线的层次明显要多于图(a),在远离黑子的一些区域中,图(b)中有梯度线出现,图(a)中则根本没有。另外,取矩形框中的部分做简单对比:图(a)的等高线层次总共是4级,而图(b)中的层次则有7级。计算了两幅磁图中的最大值和最小值:原有高压调制系统测的磁场最大值450.160,最小值为-448.709;新系统的最大值为660.610,最小值为-710.741。后者的数据范围明显要大于前者。
从高压脉冲波形指标的对比中可以看出,新旧两套高压调制系统都充分满足望远镜磁场测量的要求,而新系统在波形精度指标方面比原有系统有很大提高;从实测磁场数据的比较中可以看出无论从磁场灰度图直观显示,还是从等高线图分析、数据范围分析,新的高压系统测得的磁场数据都要优于原有系统。
4 结语
该调制器电源性能稳定、工作良好、与原有系统接口完全兼容、维护方便,满足观测要求。目前已经投入使用并已取得大量良好的磁场观测数据。另外,在这套系统研制过程中积累的技术和经验,为其他望远镜中电光调制器高压控制系统的研制、调试等提供了大量的资源,提高了这些系统的研制、调试效率。
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