CN114659404B - 一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置及方法，其装置包括脉冲电源馈电系统、一体化加速‑减速增强型电磁轨道炮发射系统和诊断测量系统；脉冲电源馈电系统包括加速电容器、减速电容器和延时触发控制器，以及加速电容器充电机和减速电容器充电机；一体化加速‑减速增强型电磁轨道炮发射系统包括一体化增强型轨道，一体化增强型轨道包括内轨道、电枢和外轨道；诊断测量系统与一体化加速‑减速增强型电磁轨道炮发射系统连接。本发明发射冰丸速度大、响应时间短、稳定可靠，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于电磁发射技术领域，具体涉及一种一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置及方法。
背景技术
在托卡马克核聚变装置的运行过程中，上亿度的等离子体被强磁场约束在真空室内，但是由于各种物理不稳定性和工程技术等因素，有时等离子体会失去磁约束，在极短的时间内发生破裂。失去约束发生破裂的等离子体如果不及时有效的控制就会对装置内壁造成严重的损害。因此，为了减小等离子体发生破裂时产生的危害，需要在等离子体发生破裂时及时有效的注入冰丸(俗称冷凝弹)到托卡马克装置中缓解破裂的发生。
一般情况下从等离子体发生破裂到对装置内壁放电造成损害的过程所需时间不高于30ms，目前主要的破裂缓解方法是采用高压气体来推动冰丸注入到等离子体内部。高压气体推动冰丸的飞行速度最大只能到达600m/s，从破裂预警装置发出预警信号触发破裂缓解装置到冰丸被高压气体推动注入到等离子体内部所用的时间可能大于30ms，不能满足破裂缓解对于时间上的要求。并且由于冰丸速度较低，注入的冰丸也无穿透等离子体外层到达等离子体的中心，无法有效缓解等离子体破裂的发生。
电磁发射技术是一种全新的技术，其将电能转化为物体的动能，能将物体加速至1000m/s以上，并且其由于是采用电容器放电形成的大电流驱动电枢运动，整个放电过程一般小于10ms，因此电枢从0m/s加速至1000m/s所需时间也小于10ms，能有效满足托卡马克破裂缓解对速度和响应时间的要求。并且通过馈入反向电流产生的反向电磁力来对推动冰丸的电枢进行减速，使得电枢和冰丸及时分离，避免电枢混入托卡马克装置内部，损害装置。鉴于传统破裂缓解方式的不足，以及电磁发射技术的一系列优点，研究出一种利用电磁发射对电枢进行加速和减速的电磁加速-减速装置对托卡马克破裂的缓解具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其设计新颖合理，实现方便，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，包括脉冲电源馈电系统、一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统和诊断测量系统；
所述脉冲电源馈电系统包括加速电容器、减速电容器和延时触发控制器，以及为加速电容器充电的加速电容器充电机和为减速电容器充电的减速电容器充电机，所述加速电容器与加速电容器充电机连接，所述减速电容器与减速电容器充电机连接；
所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统包括一体化增强型轨道，所述一体化增强型轨道的一端通过加速段电容器开关与加速电容器连接，所述一体化增强型轨道的另一端通过减速段电容器开关与减速电容器连接；所述一体化增强型轨道包括内轨道，设置在内轨道内侧的电枢和设置在内轨道外侧的外轨道；所述电枢为位于加速段的加速段电枢或位于减速段的减速段电枢；
所述诊断测量系统与所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统连接。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述内轨道包括上内轨道和下内轨道，所述外轨道包括上外轨道和下外轨道，所述加速段电枢设置在位于加速段的内轨道之间，所述减速段电枢设置在位于减速段的内轨道之间，所述上外轨道和下外轨道靠近减速段的一端相连，所述下外轨道远离减速段的一端通过加速段高压二极管与加速电容器的一端连接，所述加速电容器的另一端通过加速段电容器开关与上内轨道远离减速段的一端连接，所述上外轨道远离减速段的一端与下内轨道远离减速段的一端连接，所述下内轨道位于减速段的一端通过减速段高压二极管与减速电容器的一端连接，所述减速电容器的另一端通过减速段电容器开关与上内轨道位于减速段的一端连接。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述加速电容器和减速电容器的工作电压至少为5000V，所述加速电容器和减速电容器各自的储能至少为100kJ。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述延时触发控制器的最小延时时间不大于2ms，可调精度至少为十分之毫秒级别。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述加速段高压二极管和减速段高压二极管能承受至少反向50kA的电流。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述电压测量装置设置于内轨道中部，与内轨道中部相连，用于测量电枢两端电压，判断电枢与内轨道之间的接触情况；所述加速段电流测量装置与加速电容器连接，用于测量电枢加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置与减速电容器连接，用于测量电枢减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢整个运动期间的速度；所述高速摄影仪置于所述一体化增强型轨道的中后部位置，用于观测电枢和冰丸分离情况；所述信号采集装置与所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪均连接且用于采集信号并发送给PC计算机。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，所述电压测量装置的量程至少为5kV，所述加速段电流测量装置和减速段电流测量装置的量程至少为300kA，所述信号采集装置的采集速率至少为20M/s，至少有8个信号采集通道。
本发明还提供了一种发射冰丸速度大、响应时间短、稳定可靠的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过加速电容器充电机为加速电容器充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器充电；
步骤二、在延时触发控制器上设置加速电容器和减速电容器之间的延时触发时间；步骤三、当破裂缓解触发信号来临时，触发加速段电容器开关闭合，加速电容器放电，电流从加速电容器正极出发，流经内轨道和电枢，然后再流经外轨道回到加速电容器负极，内轨道和外轨道会在电枢周围产生强大的磁场，同时会与电枢中流经的电流一同作用，在电枢上产生巨大的电磁推力，推动电枢和冰丸一起前进；
步骤四、当到达设置的延时触发时间后，延时触发控制器产生触发信号触发减速段电容器开关闭合，电流通过内轨道和电枢直接回到减速电容器负极，电流和磁场会在电枢上产生巨大的电磁减速力和摩擦力以及空气阻力一起减速电枢；
步骤五、在电枢受到减速电磁力的一瞬间，冰丸由于惯性，与电枢分离，并保持加速段的速度注入托卡马克装置内部；
以上步骤一至步骤五的工作过程中，当破裂缓解触发信号来临时，触发诊断测量系统，诊断测量系统在电枢发射期间测量发射参数，判断此次发射情况。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，步骤一中所述通过加速电容器充电机为加速电容器充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器充电时，为加速电容器和减速电容器充入不同的电压；所述加速电容器充电机为加速电容器充电以及减速电容器充电机为减速电容器充电时的充电功率不低于500W，充电时间不高于4分钟。
上述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述诊断测量系统在电枢发射期间测量发射参数时，所述电压测量装置测量电枢两端电压，判断电枢与内轨道之间的接触情况；所述加速段电流测量装置测量电枢加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置测量电枢减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢整个运动期间的速度；所述高速摄影仪采集电枢和冰丸分离情况的视频；所述信号采集装置采集所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪检测到的信号并发送给PC计算机进行保存和分析使用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提出的利用电磁发射对电枢和冰丸进行加速和减速来应对托卡马克等离子体破裂问题的方法，突破了传统的破裂缓解方式速度上的限制，具有冰丸发射速度快，注入深度的，整体装置响应时间短的优点；
2、本发明采用了一体化轨道，电枢加速段和电枢减速段共同使用一组轨道，可以解决加速、减速分别采用两组轨道时的加速段出口电弧问题，避免由于出口电弧而导致的电枢尾翼烧蚀情况，从而减少了发射过程中熔铝和其他杂质的产生，有效避免了由于过多的杂质和冰丸一起进入托卡马克内部而造成的等离子体被污染和装置被损害等问题；同时，由于出口电弧往往是以不对称的形式出现的，这将会严重影响电枢的飞行姿态和运动的稳定性，消除炮口电弧可以提高电枢和冰丸分离时刻的电枢稳定性，保证冰丸的飞行轨迹不偏离，提高了冰丸的注入精度；
3、本发明在加速段采用了增强型轨道，传统单轨的电感梯度约为L'＝0.4μH/m，增强轨的电感梯度约为L'＝1.2μH/m；由电枢的受力方程可知，电感梯度越大，产生同样大小的力所需要的电流也越小；由于电磁发射的驱动电流往往达到了几百千安级别，这将会达到轨道和电枢材料的电流承受极限，导致轨道和电枢出现严重的烧蚀情况，严重影响了轨道的使用寿命。通过在加速段采用增强型轨道，在电枢达到同样速度要求的前提下，可以大大降低所需要的电流幅值，减轻了轨道的烧蚀情况，提高了发射效率。在减速段，由于空气阻力和摩擦力的作用，同时电枢也不需要完全减速至0m/s，所以电枢减速所需要的反向电磁力远远小于加速段加速电枢所需的电磁力，因此减速段采用单轨结构，有效节约了材料成本，同时还可以简化装置电路；
4、本发明采用了诊断测量系统对发射系统的电流、电压和电枢速度等一些关键参数进行测量，通过测量的关键参数可以判断本次发射的情况，可以为下一次的发射系统参数调整提供关键依据。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置的结构示意图；
图2为本发明增强型轨道和H型电枢的配合示意图；
图3为本发明H型电枢示意图；
图4为本发明一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法的原理图。
附图标记说明:
1—加速段高压二极管； 2—加速电容器； 3—加速段电容器开关；
4—外轨道； 5—冰丸； 6—电枢；
7—磁场； 8—内轨道； 9—减速段电容器开关；
10—减速电容器； 11—轨道绝缘； 12—减速段高压二极管。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，包括脉冲电源馈电系统、一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统和诊断测量系统；
所述脉冲电源馈电系统包括加速电容器2、减速电容器10和延时触发控制器，以及为加速电容器2充电的加速电容器充电机和为减速电容器10充电的减速电容器充电机，所述加速电容器2与加速电容器充电机连接，所述减速电容器10与减速电容器充电机连接；
所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统包括一体化增强型轨道，所述一体化增强型轨道的一端通过加速段电容器开关3与加速电容器2连接，所述一体化增强型轨道的另一端通过减速段电容器开关9与减速电容器10连接；所述一体化增强型轨道包括内轨道8，设置在内轨道8内侧的电枢6和设置在内轨道8外侧的外轨道4；所述电枢6为位于加速段的加速段电枢或位于减速段的减速段电枢；
所述诊断测量系统与所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统连接。
具体实施时，所述加速电容器2和减速电容器10均为大型脉冲电容器；通过加速电容器充电机为加速电容器2充电，减速电容器充电机为减速电容器10充电，使得加速电容器2和减速电容器10能够充入不同的电压，从而能够保证对整个发射过程更加精准的控制；
具体实施时，所述加速电容器2和减速电容器10用于充入电能进行储存并且触发时放电对整个一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统进行馈电；所述延时触发控制器用于控制加速电容器2和减速电容器10之间的延时触发时间。
本实施例中，所述内轨道8包括上内轨道和下内轨道，所述外轨道4包括上外轨道和下外轨道，所述加速段电枢设置在位于加速段的内轨道之间，所述减速段电枢设置在位于减速段的内轨道之间，所述上外轨道和下外轨道靠近减速段的一端相连，所述下外轨道远离减速段的一端通过加速段高压二极管1与加速电容器2的一端连接，所述加速电容器2的另一端通过加速段电容器开关3与上内轨道远离减速段的一端连接，所述上外轨道远离减速段的一端与下内轨道远离减速段的一端连接，所述下内轨道位于减速段的一端通过减速段高压二极管12与减速电容器10的一端连接，所述减速电容器10的另一端通过减速段电容器开关9与上内轨道位于减速段的一端连接。
本实施例中，所述加速电容器2和减速电容器10的工作电压至少为5000V，所述加速电容器2和减速电容器10各自的储能至少为100kJ，确保电枢6速度能大于1000m/s。
本实施例中，所述延时触发控制器的最小延时时间不大于2ms，可调精度至少为十分之毫秒级别。
本实施例中，所述加速段高压二极管1和减速段高压二极管12能承受至少反向50kA的电流。能够承受5kV的反向电压而不被击穿，当减速电容器对电枢放电时，电流只会流经电枢而不会流经加速电容器，避免了加速电容器的反向充电。
具体实施时，所述外轨道4的长度小于内轨道8的长度即在加速段采用增强型轨道，在减速段采用单轨，所述内轨道8的长度为1.5m-2m，所述外轨道4和内轨道8的厚度均为5mm。
本发明在加速段采用了增强型轨道，传统单轨的电感梯度约为L'＝0.4μH/m，增强轨的电感梯度约为L'＝1.2μH/m；由电枢的受力方程可知，电感梯度越大，产生同样大小的力所需要的电流也越小；由于电磁发射的驱动电流往往达到了几百千安级别，这将会达到轨道和电枢材料的电流承受极限，导致轨道和电枢出现严重的烧蚀情况，严重影响了轨道的使用寿命。通过在加速段采用增强型轨道，在电枢达到同样速度要求的前提下，可以大大降低所需要的电流幅值，减轻了轨道的烧蚀情况，提高了发射效率。在减速段，由于空气阻力和摩擦力的作用，同时电枢也不需要完全减速至0m/s，所以电枢减速所需要的反向电磁力远远小于加速段加速电枢所需的电磁力，因此减速段采用单轨结构，有效节约了材料成本，同时还可以简化装置电路。
具体实施时，如图2所示，所述上内轨道和上外轨道之间由轨道绝缘11所隔离开来，所述下内轨道和下外轨道之间由轨道绝缘11所隔离开来，防止内外轨之间短接。
优选的，所述内轨道8和外轨道4均选用黄铜材料制成，所述电枢6选用铝合金材料，所述轨道绝缘11采用G10材料。
本实施例中，所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述电压测量装置设置于内轨道8中部，与内轨道8中部相连，用于测量电枢6两端电压，判断电枢6与内轨道8之间的接触情况；所述加速段电流测量装置与加速电容器2连接，用于测量电枢6加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置与减速电容器10连接，用于测量电枢6减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢6整个运动期间的速度；所述高速摄影仪置于所述一体化增强型轨道的中后部位置，用于观测电枢6和冰丸5分离情况；所述信号采集装置与所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪均连接且用于采集信号并发送给PC计算机。
本实施例中，所述电压测量装置的量程至少为5kV，所述加速段电流测量装置和减速段电流测量装置的量程至少为300kA，所述信号采集装置的采集速率至少为20M/s，至少有8个信号采集通道。
如图4所示，本实施例的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，包括以下步骤：
步骤一、通过加速电容器充电机为加速电容器2充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器10充电；
步骤二、在延时触发控制器上设置加速电容器2和减速电容器10之间的延时触发时间；此时，整个所述脉冲电源馈电系统处于待触发的状态；
步骤三、当破裂缓解触发信号来临时，触发加速段电容器开关3闭合，加速电容器2放电，巨大的电流从加速电容器2正极出发，流经内轨道8和电枢6，然后再流经外轨道4回到加速电容器2负极，内轨道8和外轨道4会在电枢6周围产生强大的磁场7，同时会与电枢6中流经的电流一同作用，在电枢6上产生巨大的电磁推力，推动电枢6和冰丸5一起前进；
步骤四、当经过几毫秒的时间，到达设置的延时触发时间后，延时触发控制器产生触发信号触发减速段电容器开关9闭合，巨大的电流通过内轨道8和电枢6直接回到减速电容器10负极，电流和磁场会在电枢6上产生巨大的电磁减速力和摩擦力以及空气阻力一起减速电枢6；
步骤五、在电枢6受到减速电磁力的一瞬间，冰丸5由于惯性，与电枢6分离，并保持加速段的速度注入托卡马克装置内部；
以上步骤一至步骤五的工作过程中，当破裂缓解触发信号来临时，触发诊断测量系统，诊断测量系统在电枢6发射期间测量发射参数，判断此次发射情况。
本实施例中，步骤一中所述通过加速电容器充电机为加速电容器2充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器10充电时，为加速电容器2和减速电容器10充入不同的电压；所述加速电容器充电机为加速电容器2充电以及减速电容器充电机为减速电容器10充电时的充电功率不低于500W，充电时间不高于4分钟。
由于加速段采用了增强式的轨道，减速段电枢的减速力还有摩擦力和空气阻力，所以，分别通过加速电容器充电机和减速电容器充电机为加速电容器2和减速电容器10充入不同的电压，从而能够保证对整个发射过程更加精准的控制。
本实施例中，所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述诊断测量系统在电枢6发射期间测量发射参数时，所述电压测量装置测量电枢6两端电压，判断电枢6与内轨道8之间的接触情况；所述加速段电流测量装置测量电枢6加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置测量电枢6减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢6整个运动期间的速度；所述高速摄影仪采集电枢6和冰丸5分离情况的视频；所述信号采集装置采集所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪检测到的信号并发送给PC计算机进行保存和分析使用。
在发射过程中电枢6与内轨道8之间良好的接触一部分来自电枢6尾翼过盈量提供的过盈接触压力，另一部分来自电枢6运动过程中电磁力提供的电磁压力。为了保证电枢6在加速阶段和减速阶段电流在电枢6上产生的水平电磁力方向完全相反，而电磁压力都朝向轨道外侧，采用了结构较为对称的H型电枢，确保在电枢6减速、减速过程中，与轨道有良好的电接触性能。H型电枢的结构图如图3所示。
通过整套发射系统，利用电磁加速，可以在保证电枢6不发生烧蚀的情况下实现将冰丸5从0m/s加速至1000m/s以上，同时利用反向电流提供的反向电磁力，可以有效的将高速运动的电枢6减速至100m/s以下，减速过程中，利用冰丸5运动的惯性可以保证其和电枢6及时有效分离，并且电枢6速度降低至100m/s以下后，可成功回收电枢6，防止电枢6一同进入托卡马克装置内部。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：包括脉冲电源馈电系统、一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统和诊断测量系统；
所述脉冲电源馈电系统包括加速电容器(2)、减速电容器(10)和延时触发控制器，以及为加速电容器(2)充电的加速电容器充电机和为减速电容器(10)充电的减速电容器充电机，所述加速电容器(2)与加速电容器充电机连接，所述减速电容器(10)与减速电容器充电机连接；
所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统包括一体化增强型轨道，所述一体化增强型轨道的一端通过加速段电容器开关(3)与加速电容器(2)连接，所述一体化增强型轨道的另一端通过减速段电容器开关(9)与减速电容器(10)连接；所述一体化增强型轨道包括内轨道(8)，设置在内轨道(8)内侧的电枢(6)和设置在内轨道(8)外侧的外轨道(4)；所述电枢(6)为位于加速段的加速段电枢或位于减速段的减速段电枢；所述外轨道(4)的长度小于内轨道(8)的长度即在加速段采用增强型轨道，在减速段采用单轨，所述内轨道(8)的长度为1.5m-2m，所述外轨道(4)和内轨道(8)的厚度均为5mm；
所述诊断测量系统与所述一体化加速-减速增强型电磁轨道炮发射系统连接；
所述内轨道(8)包括上内轨道和下内轨道，所述外轨道(4)包括上外轨道和下外轨道，所述加速段电枢设置在位于加速段的内轨道之间，所述减速段电枢设置在位于减速段的内轨道之间，所述上外轨道和下外轨道靠近减速段的一端相连，所述下外轨道远离减速段的一端通过加速段高压二极管(1)与加速电容器(2)的一端连接，所述加速电容器(2)的另一端通过加速段电容器开关(3)与上内轨道远离减速段的一端连接，所述上外轨道远离减速段的一端与下内轨道远离减速段的一端连接，所述下内轨道位于减速段的一端通过减速段高压二极管(12)与减速电容器(10)的一端连接，所述减速电容器(10)的另一端通过减速段电容器开关(9)与上内轨道位于减速段的一端连接。
2.按照权利要求1所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：所述加速电容器(2)和减速电容器(10)的工作电压至少为5000V，所述加速电容器(2)和减速电容器(10)各自的储能至少为100kJ。
3.按照权利要求1所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：所述延时触发控制器的最小延时时间不大于2ms，可调精度至少为十分之毫秒级别。
4.按照权利要求1所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：所述加速段高压二极管(1)和减速段高压二极管(12)能承受至少反向50kA的电流。
5.按照权利要求1所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述电压测量装置设置于内轨道(8)中部，与内轨道(8)中部相连，用于测量电枢(6)两端电压，判断电枢(6)与内轨道(8)之间的接触情况；所述加速段电流测量装置与加速电容器(2)连接，用于测量电枢(6)加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置与减速电容器(10)连接，用于测量电枢(6)减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢(6)整个运动期间的速度；所述高速摄影仪置于所述一体化增强型轨道的中后部位置，用于观测电枢(6)和冰丸(5)分离情况；所述信号采集装置与所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪均连接且用于采集信号并发送给PC计算机。
6.按照权利要求5所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置，其特征在于：所述电压测量装置的量程至少为5kV，所述加速段电流测量装置和减速段电流测量装置的量程至少为300kA，所述信号采集装置的采集速率至少为20M/s，至少有8个信号采集通道。
7.一种采用如权利要求1所述电磁注入发射装置的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、通过加速电容器充电机为加速电容器(2)充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器(10)充电；
步骤二、在延时触发控制器上设置加速电容器(2)和减速电容器(10)之间的延时触发时间；
步骤三、当破裂缓解触发信号来临时，触发加速段电容器开关(3)闭合，加速电容器(2)放电，电流从加速电容器(2)正极出发，流经内轨道(8)和电枢(6)，然后再流经外轨道(4)回到加速电容器(2)负极，内轨道(8)和外轨道(4)会在电枢(6)周围产生强大的磁场(7)，同时会与电枢(6)中流经的电流一同作用，在电枢(6)上产生巨大的电磁推力，推动电枢(6)和冰丸(5)一起前进；
步骤四、当到达设置的延时触发时间后，延时触发控制器产生触发信号触发减速段电容器开关(9)闭合，电流通过内轨道(8)和电枢(6)直接回到减速电容器(10)负极，电流和磁场会在电枢(6)上产生巨大的电磁减速力和摩擦力以及空气阻力一起减速电枢(6)；
步骤五、在电枢(6)受到减速电磁力的一瞬间，冰丸(5)由于惯性，与电枢(6)分离，并保持加速段的速度注入托卡马克装置内部；
以上步骤一至步骤五的工作过程中，当破裂缓解触发信号来临时，触发诊断测量系统，诊断测量系统在电枢(6)发射期间测量发射参数，判断此次发射情况。
8.按照权利要求7所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，其特征在于：步骤一中所述通过加速电容器充电机为加速电容器(2)充电，并通过减速电容器充电机为减速电容器(10)充电时，为加速电容器(2)和减速电容器(10)充入不同的电压；所述加速电容器充电机为加速电容器(2)充电以及减速电容器充电机为减速电容器(10)充电时的充电功率不低于500W，充电时间不高于4分钟。
9.按照权利要求7所述的一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射方法，其特征在于：所述诊断测量系统包括电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置、高速摄影仪和信号采集装置，所述诊断测量系统在电枢(6)发射期间测量发射参数时，所述电压测量装置测量电枢(6)两端电压，判断电枢(6)与内轨道(8)之间的接触情况；所述加速段电流测量装置测量电枢(6)加速时的发射电流；所述减速段电流测量装置测量电枢(6)减速时的发射电流；所述速度测量装置用于测量电枢(6)整个运动期间的速度；所述高速摄影仪采集电枢(6)和冰丸(5)分离情况的视频；所述信号采集装置采集所述电压测量装置、加速段电流测量装置、减速段电流测量装置、速度测量装置和高速摄影仪检测到的信号并发送给PC计算机进行保存和分析使用。
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