Instruments mesure d'ondes STAFF et WHISPER

STAFF

L'expérience STAFF (Spatio-Temporal Analysis of Field and Fluctuations) est destinée à l'analyse spatio-temporelle des fluctuations des champs magnétiques et électriques.

Elle comporte des capteurs pour la mesure des fluctuations magnétiques, un analyseur de forme d'onde et un analyseur spectral. Les capteurs forment un système tri-axe mesurant les fluctuations du champ magnétique de 0.1 Hz à 4 kHz. Les signaux correspondants sont, soit transmis en forme d'onde, soit traités par l'analyseur qui prend en charge les deux composantes électriques provenant de l'expérience EFW et les composantes magnétiques de STAFF et calcule les autocorrélations et intercorrélations croisées de ces cinq composantes.

 À gauche, les antennes tri-axe dans leur couverture thermique, au milieu le préamplificateur et à droite la boîte éléctronique: la partie basse correspond à l'analyseur de spectre, la partie haute à l'analyse en forme d'onde.

Caractéristiques principales

• Senseur magnétique tri axe à contre réaction de flux monté sur un bras de 5 mètres de long
• Sensibilité : 5x10^-3 nT Hz^-½ à 1 Hz, 4x10-5 nT Hz^-½ à 100 Hz et à 4 kHz
• Mesure des formes d'ondes jusqu'à 10 ou 180 Hz selon le mode de télémesure, avec une dynamique de 96 dB.
• Analyseur de spectre :
  
  • mesure des spectres jusqu'à 4 kHz en trois bandes :
    
    • bande A: 8 - 64 Hz
    • bande B: 64 - 512 Hz
    • bande C: 512 - 4000 Hz
  • Sur chaque bande, calcul des coefficients de Fourier sur neuf sous-bandes espacées logarithmiquement.
  • 135 auto-spectres et 270 inter-spectres pour le calcul des phases. La résolution temporelle dépend du mode choisi, variant respectivement de 125 ms à 1 seconde et de 1 à 4 secondes.
  • Dynamique : 96 dB.

WHISPER

L'instrument WHISPER (Waves of HIgh frequency Sounder for Probing the Electron density by Relaxation) est destiné à mesurer une composante électrique des ondes jusqu'à 80 kHz et à déterminer la densité du plasma par "sondage".

Un sondeur à relaxation permet de déterminer la densité du plasma grâce à des séquences d'émissions (sondeur actif) et de réception (sondeur passif). L'émetteur envoie de brèves impulsions, à des fréquences centrales variables, pour exciter les résonances du plasma : après chaque émission, la partie réceptrice de l'instrument est activée pour détecter les échos éventuels, et cela à l'intérieur d'une bande étroite.

A partir des échos situés à des fréquences caractéristiques, on peut déduire la densité de plasma, qui est proportionnelle au carré de la fréquence plasma, l'une des résonances que le sondeur peut exciter.

Caractéristiques principales

• Mesure des densités électroniques entre 0,2 et 80 particules par centimètre cube à 1% près, résolution temporelle entre 1,5 et 28 secondes.
• Mesure des ondes naturelles du plasma entre 2 et 80 kHz avec une sensibilité de 2 nV m-1 Hz ^-½ , résolution temporelle entre 320 ms et 2,15 secondes.
• Poids de l'instrument : 2 kg
• Consommation : 2,7 à 3 W suivant le mode de fonctionnement.

Il n'est pas possible ici de décrire tous les modes de fonctionnement des expériences STAFF et WHISPER. Les différents modes prévus ont pour but d'optimiser l'ensemble des mesures du consortium ondes (WEC) en fonction de la région traversée.