使用简仪科技产品的等离子体诊断高速采集系统解决方案

应用

在核聚变能源成为全球能源转型重要方向的今天，托卡马克等核聚变研究装置的稳定运行与技术突破，离不开对等离子体状态的精准把控。等离子体诊断作为解析等离子体物理特性的核心手段，通过探针法、微波法、激光法、光谱法等多种技术，获取电子密度、电子温度、碰撞频率等关键参数，为核聚变反应的控制与优化提供数据支撑。

本案例客户的核心应用场景为托卡马克装置中的等离子体诊断，需通过多维度、多参数的综合测量，系统描述等离子体的物理特性与动态行为。具体而言，既要精准捕获软X射线脉冲等高速瞬态信号，又要实时监测磁场、温度等变化相对缓慢的系统状态参数，最终为等离子体物理现象研究、核聚变反应调控提供可靠的数据基础。

挑战

等离子体信号的瞬态性、复杂性与多维度特征，给数据采集工作带来了多重难题。软X射线脉冲等高速信号转瞬即逝，要求采集系统具备极高的采样率才能完整还原信号特征，而磁场、温度等参数变化平缓，又需要在保证测量精度的同时匹配适配的采样策略，两种不同类型信号的采集需求形成了鲜明反差且需同时满足。多通道采集的数据必须保持高度同步，否则会直接导致参数关联分析失真，这对系统的定时同步能力提出了纳秒级的严苛要求，任何微小的同步偏差都可能影响研究结论的准确性。随着研究的不断深入，诊断参数与测量维度可能持续增加，采集系统需要具备灵活的扩展能力，以适配未来的升级需求，避免因系统固化而限制研究进展。同时，海量采集数据的实时接收与高速处理也对系统的运算能力和数据传输效率构成了巨大考验，若处理不及时极易造成数据丢失或延迟，影响研究工作的连续性。

解决方案

针对客户的核心需求与面临的挑战，简仪提供了基于PXIe架构的高性能同步采集系统解决方案。该方案以PXIe-2519G2机箱为硬件基础，搭配PXIe-3115a控制器、PXIe-5315与PXIe-5321同步采集模块，构建了一套梯次适配、精准同步的采集体系。

其中，PXIe-2519G2机箱提供高带宽背板与精密定时同步总线，从硬件层面保障所有模块间的纳秒级同步；PXIe-3115a控制器承担集中控制职责，实现海量数据的实时接收与高速处理，确保数据不丢失、不延迟；使用PXIe-5315配合PXIe-5321采集微波反射器的信号，实现多通道同步采集。其中，关键信号通道选用PXIe-5315模块，其具备5 MS/s采样率，可提供更高时间分辨率，为后续深度分析奠定精准数据基础；其余通道则采用PXIe-5321模块，该模块单卡集成32路1 MS/s采集通道，在保证信号完整获取的同时，显著提升了系统集成度与整体性价比。同时，方案融入简仪锐视测控平台，为客户提供全面的软件开发与系统集成支持，实现硬件与软件的深度协同。

使用的简仪产品

硬件

PXIe-2519G2：高数据传输带宽PCIe Gen2 PXIe机箱

PXIe-3115a：全系列第八代酷睿处理器PXI Express控制器

PXIe-5315：高精度330 ppm，16位分辨率，16通道，5 MS/s 同步数据采集模块

PXIe-5321：高精度390 ppm，16位分辨率，32通道，1 MS/s 同步数据采集模块

软件

SeeSharpTools：锐视测控软件开发工具包

为什么选择简仪

锐视测控平台：锐视测控平台使用C# 语言开发，提供了一个强大且易于使用的开发环境，帮助客户快速实现项目开发。

成熟的产品：简仪产品经过长期市场验证，具有可靠的性能和稳定性。

POC验证服务：简仪提供售前的POC(原理验证)服务，帮助客户验证产品性能和适用性。

高精度：简仪的产品满足了客户对测试精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比国外品牌，简仪的解决方案不仅性能更优，而且在成本上具有明显优势，降低了客户的整体制造成本。

供货速度：简仪能够快速供货，确保项目按时进行。

技术支持和快速响应能力：简仪提供优质的本地化技术支持，快速响应客户需求，帮助客户解决问题，确保了测试任务的顺利进行。

在本次等离子体诊断项目中，简仪基于PXIe架构的高速采集系统解决方案，精准匹配了客户对多参数、高同步、高精度数据采集的核心需求，通过硬件与软件的深度协同，成功攻克了等离子体信号捕获与处理的多重难题。开源开放的生态、卓越稳定的性能、灵活可扩展的架构，不仅为客户当前的核聚变研究提供了坚实的数据采集保障，更为未来的技术升级预留了充足空间。