Doppler reflectometry is an established technique for measuring flows and turbulence in magnetic confinement devices using the backscatter of a probing microwave beam. However, a full understanding and quantification of the diagnostic measurement abilities and limits is missing. To address this, two-dimensional (2D) full-wave electro-magnetic and 3D beam-tracing simulations, based on realistic experimental conditions, are used to create a wide-ranging database of EM wave, spatial weighting function and instrument response model results. With the aid of wave theory and parsimonious non-linear regression techniques a set of 2D heuristic models are obtained (in terms of simple experimentally available parameters) for the principle intrinsic diagnostic sensitivities: including the wavenumber spectral mean and width of the backscattered wave, plus the spatial position and extent of the beam-turbulence interaction region. The 2D full-wave results are contrasted with (less computationally expensive) 3D beam-tracing methods to good effect.
ドップラー反射測定は、磁気閉じ込め装置におけるフローと乱流を、プローブマイクロ波ビームの後方散乱を用いて測定する確立された手法である。しかしながら、この診断法の測定能力と限界の完全な理解と定量化は欠如している。この課題に取り組むため、現実的な実験条件に基づく2次元(2D)全波電磁シミュレーションと3Dビームトレーシングシミュレーションを用いて、EM波、空間重み関数、および装置応答モデルの結果の広範囲なデータベースを作成する。波動理論と簡潔な非線形回帰手法を用いることにより、主要な本質的診断感度に関する一連の2D経験的モデルが、(実験的に容易に得られる単純なパラメータで表されて)得られる。これには、後方散乱波の波数スペクトル平均と幅、ならびにビーム-乱流相互作用領域の空間位置と広がりが含まれる。2D全波結果は、(計算コストの低い)3Dビームトレーシング法と対比され、良好な結果が得られている。