基于BEPCⅡ的数字束流位置探测器信号处理算法的FPGA实现 被引量：9

1

作者 马宇飞 周嘉申 +11 位作者 曹建社 魏书军 叶强 岳军会 随艳峰 麻惠州 黄玺洋 卢艳华 汪林 杜垚垚 刘芳 王之琢 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1874-1878,共5页

数字束流位置探测器(BPM)算法是数字BPM系统最核心的部分,其对束流位置测量的精度起决定作用。本文在完成数字BPM算法MATLAB模拟工作的基础上,将模拟优选出的数字BPM算法在自制的电子学硬件上进行FPGA实现。首先介绍了数字BPM算法的总... 数字束流位置探测器(BPM)算法是数字BPM系统最核心的部分,其对束流位置测量的精度起决定作用。本文在完成数字BPM算法MATLAB模拟工作的基础上,将模拟优选出的数字BPM算法在自制的电子学硬件上进行FPGA实现。首先介绍了数字BPM算法的总体设计和实现方案;其次介绍了数字BPM算法各功能模块的设计原理及其在FPGA中的具体实现方法;最后在输入信号频率499.8MHz、强度-10dBm、BPM探头灵敏度系数23的条件下进行了实验室测试。实验结果显示:逐圈位置分辨达2.96μm,快响应位置分辨达0.65μm,闭轨位置分辨达0.33μm,验证了本算法在束流位置测量中具有良好性能。 展开更多

关键词 数字束流位置探测器 数字信号处理 FPGA 数字滤波

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基于束流位置探测器的束团长度测量 被引量：1

2

作者 王建新 黎明 +2 位作者 王汉斌 李鹏 吴岱 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期461-464,共4页

分析了驱动电子束团的频域特性,研究了基于该特性进行长度测量的理论基础;使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模,用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算;对不同长度的束团进行了测量和计算,并且分析了束团位置在真空管道中偏... 分析了驱动电子束团的频域特性,研究了基于该特性进行长度测量的理论基础;使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模,用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算;对不同长度的束团进行了测量和计算,并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见,电子束团长度在10～100ps(3～30mm)时,测量误差均小于2%,满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。 展开更多

关键词 束团长度 束流位置探测器 频谱 传输阻抗

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数字束流位置探测器系统的信噪比需求分析 被引量：5

3

作者 高国栋 唐旭辉 +11 位作者 曹建社 杜垚垚 刘智 叶强 麻惠洲 随艳峰 岳军会 何俊 季大恒 杨静 李宇鲲 魏书军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期52-59,共8页

以高能同步辐射光源(HEPS)对BPM提出的位置测量分辨率要求为出发点,介绍了BPM系统的整体架构并推导出BPM系统的信号链路中各级信号所需达到的信噪比;并根据ADC采样数据的信噪比需求,计算出ADC采样时钟的抖动需求;最后介绍了能够测量BPM... 以高能同步辐射光源(HEPS)对BPM提出的位置测量分辨率要求为出发点,介绍了BPM系统的整体架构并推导出BPM系统的信号链路中各级信号所需达到的信噪比;并根据ADC采样数据的信噪比需求,计算出ADC采样时钟的抖动需求;最后介绍了能够测量BPM信号信噪比和采样时钟抖动的BPM测试平台。各项结论可以作为判断BPM系统各部分能否达到HEPS工程要求的标准。 展开更多

关键词 高能同步辐射光源 数字束流位置探测器 信噪比 时钟抖动 ADC采样

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中国散裂中子源快循环同步加速器环斜切型束流位置探测器设计 被引量：2

4

作者 毕宏宇 徐韬光 傅世年 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期600-605,共6页

束流位置探测器(BPM)是加速器束流测量系统的重要组成部分。本文通过在斜切型BPM的差和比计算式中引入相对电极间的耦合电容及电容差,解释实测灵敏度偏小、存在零点偏移量的原因。结合模拟软件CST的仿真结果及推得的计算式,得到BPM几何... 束流位置探测器(BPM)是加速器束流测量系统的重要组成部分。本文通过在斜切型BPM的差和比计算式中引入相对电极间的耦合电容及电容差,解释实测灵敏度偏小、存在零点偏移量的原因。结合模拟软件CST的仿真结果及推得的计算式,得到BPM几何结构与电子学参数的关系。最后,基于CSNS-RCS环上参数及电子学要求,得到优化的BPM几何结构及其电子学参数值。 展开更多

关键词 束流位置测量 斜切型束流位置探测器 灵敏度

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单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法 被引量：1

5

作者 刘佳阳 麻惠洲 +8 位作者 杜垚垚 叶强 刘智 曹建社 岳军会 高国栋 唐旭辉 随艳峰 魏书军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期106-113,共8页

针对当前单次通过型数字束流位置探测器(BPM)有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题,提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成,增加了有效采样数据,并通过采样数据的截... 针对当前单次通过型数字束流位置探测器(BPM)有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题,提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成,增加了有效采样数据,并通过采样数据的截取与数据拼接、数字滤波等数据处理方式,提高了采样数据的信噪比,并最终实现了BPM测量分辨率的提高。实验结果表明,该算法在不改变模数转换器(ADC)采样率的情况下,将单次通过型BPM的测量分辨率提高了约2倍。该测量方法为提高单次通过型BPM的测量分辨率提供了一种新的解决方案,已成功应用于北京正负电子对撞机(BEPCII)和高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器项目中。 展开更多

关键词 单次通过型束流位置探测器 模拟信号延迟 有效采样数据 数字带通滤波 分辨率

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V型耦合式刀片低能束流位置探测器及其性能检测 被引量：1

6

作者 程显超 赵飞云 +1 位作者 田扬超 徐朝银 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1415-1420,共6页

基于合肥国家同步辐射实验室(NSRL)低能量真空紫外光源的特点,研制了耦合式刀片低能束流位置探测器,用于在线监测波荡器辐射出的低能量真空紫外相干光源的稳定性。探测器采用V型耦合式刀片作为探针,基于错位安装、倾斜嵌入被测光束边缘... 基于合肥国家同步辐射实验室(NSRL)低能量真空紫外光源的特点,研制了耦合式刀片低能束流位置探测器,用于在线监测波荡器辐射出的低能量真空紫外相干光源的稳定性。探测器采用V型耦合式刀片作为探针,基于错位安装、倾斜嵌入被测光束边缘和直流偏压捕集自由电子等技术有效增强光电效应,提高探针的响应灵敏度和探测器监测精度。介绍了耦合式刀片低能束流位置探测器的结构特点、探测原理和性能测试,在线监测了NSRL波荡器光源的稳定性,获得了一系列有价值的试验数据。结果表明:该探测器能完成NSRL-0.8GeV低能储存环上插入件光源的在线监测,满足对改造后的新光源各插入件辐射光束位置稳定监测的要求。 展开更多

关键词 耦合式刀片束流位置探测器 波荡器 在线监测 真空紫外光源 稳定性

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BEPCⅡ直线加速器束流位置探测器零点误差的测量 被引量：1

7

作者 张彩霞 刘渭滨 叶强 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期248-251,共4页

本工作测量了BEPCⅡ直线加速器条形束流位置探测器(BPM)的电中心与四极铁中心的偏差。简述了BEPCⅡ直线加速器的轨道校正系统及其在束流轨道校正在线反馈控制中的作用,说明了BPM零点误差的意义,叙述了利用在线束流进行BPM零点误差测量... 本工作测量了BEPCⅡ直线加速器条形束流位置探测器(BPM)的电中心与四极铁中心的偏差。简述了BEPCⅡ直线加速器的轨道校正系统及其在束流轨道校正在线反馈控制中的作用,说明了BPM零点误差的意义,叙述了利用在线束流进行BPM零点误差测量的原理和方法,并给出测量结果,说明这种测量方法是行之有效的。 展开更多

关键词 束流位置探测器 偏差 测量 束流轨道

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BEPCⅡ试验束束流位置探测器的研制

8

作者 陈鹏 吴元明 +3 位作者 李家才 邹湘 牛卫平 张少平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期281-285,共5页

为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构... 为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构成,条带上感应信号的大小反映束流位置的变化。给出了探测器的定标系数、系统特性阻抗和端口传输系数。 展开更多

关键词 试验束 条形电极 束流位置探测器 定位子 标定

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HLS直线加速器条带束流位置检测器基于对数比方法的标定 被引量：5

9

作者 李吉浩 孙葆根 +3 位作者 何多慧 卢平 王筠华 李鹏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期339-342,共4页

对合肥光源(HLS)直线加速器(LINAC)的束流位置测量系统进行改造,设计并加工了非拦截型、高精度的条带电极束流位置检测器(Beam Position Monitor,BPM)。安装前,通过定位精度小于5μm的电控位移平台,采用具有更大动态范围和线性度的对数... 对合肥光源(HLS)直线加速器(LINAC)的束流位置测量系统进行改造,设计并加工了非拦截型、高精度的条带电极束流位置检测器(Beam Position Monitor,BPM)。安装前,通过定位精度小于5μm的电控位移平台,采用具有更大动态范围和线性度的对数比而非传统的差和比的处理方法,对条带束流位置检测器进行标定。本文介绍了标定平台、对数比处理系统以及自动控制标定程序,给出了基于对数比方法的标定结果。该条带电极束流位置检测器的水平方向和垂直方向的灵敏度分别为1.55 dB/mm和1.48 dB/mm,束流位置分辨率为42μm,电中心相对于机械中心的偏差为(0.212,0.450)mm。 展开更多

关键词 束流位置探测器 条带电极 电中心 标定 校准

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HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算 被引量：5

10

作者 王筠华 刘建宏 +1 位作者 刘祖平 王贵诚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期560-564,共5页

描述了束流位置探测器 (BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为 1 0 μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达 1 μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源 (HLS)定... 描述了束流位置探测器 (BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为 1 0 μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达 1 μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源 (HLS)定标系统条件下的电场拟合函数及相关的 BPMMapping图和误差计算结果 。 展开更多

关键词 束流位置探测器 BPM 天线模拟定标 BPM模块 误差计算 HLS 电场拟合 储存环

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用于合肥光源200MeV直线加速器束流位置测量的信号处理系统 被引量：4

11

作者 李吉浩 孙葆根 +4 位作者 何多慧 卢平 王筠华 曹涌 郑普 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1434-1436,共3页

合肥光源(Hefei Light Source,HLS)200 MeV直线加速器的束流横向位置是一个重要的运行参数,直接决定注入的效率,为此新开发了一种非拦截型、高精度、易于将测量结果数字化的条带电极束流位置测量系统(beam position monitor,BPM),该系... 合肥光源(Hefei Light Source,HLS)200 MeV直线加速器的束流横向位置是一个重要的运行参数,直接决定注入的效率,为此新开发了一种非拦截型、高精度、易于将测量结果数字化的条带电极束流位置测量系统(beam position monitor,BPM),该系统由条带电极和信号处理系统组成。信号处理系统选用对数比的信号处理方法,由带通滤波器(BPF)、对数检波模块、信号放大器、模数转换模块和上位机组成。带通滤波器选用中心频率为2.856 GHz、带宽为10 MHz的腔体滤波器,对数检波模块采用对数放大器AD8313芯片,模数转换模块采用NI公司的PXI-5102,上位机的数据采集程序采用Labview编写。本系统有效地采用了虚拟仪器(VI)的技术,具有模块化、开放性、易于交互、可扩展的特点,测试结果表明,其分辨率达到0.1 mm,符合设计要求。 展开更多

关键词 束流位置探测器 条带电极 信号采集 信号处理系统 直线加速器

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基于EPICS的CSRe束流诊断控制系统升级 被引量：3

12

作者 李敏 聂勇敢 +12 位作者 李生鹏 李维龙 董金梅 陈玉聪 赵铁城 毛瑞士 徐治国 康新才 冯永春 赵祖龙 王延谋 马维年 尹炎 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期95-102,共8页

兰州重离子加速器(HIRFL)冷却存储环的实验环(CSRe)提供高品质的束流用于高精度的质量测量、原子物理等实验研究,实现束流参数的准确测量是进行物理实验的前提保障。目前,CSRe加速器控制系统已升级为EPICS架构。介绍了基于EPICS的束流... 兰州重离子加速器(HIRFL)冷却存储环的实验环(CSRe)提供高品质的束流用于高精度的质量测量、原子物理等实验研究,实现束流参数的准确测量是进行物理实验的前提保障。目前,CSRe加速器控制系统已升级为EPICS架构。介绍了基于EPICS的束流诊断控制系统现状,并利用升级后的控制系统测量了束流相关参数。其中,束流位置系统能够测量注入束流的逐圈位置信息,测量结果发现束流在注入过程中存在一定程度的震荡,影响注入效率。流强测量系统通过高分辨的数据采集卡实现对DCCT信号的精确测量,同时增加了D事例触发功能。升级后的控制系统,可以实现束流参数的测量,并集成于加速器控制系统的EPICS CSS界面。 展开更多

关键词 冷却存储环 束流位置探测器 逐圈测量 DCCT

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BEPCII LINAC束流轨道校正方法研究及程序设计

13

作者 刘渭滨 王书鸿 +1 位作者 黄楠 顾鹏达 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 2004年第3期328-332,共5页

北京正负电子对撞机升级改造工程 (BEPCII)的直线注入器 (LINAC)要求建立束流轨道的自动校正系统 ,为此对束流轨道偏离的产生原因和轨道校正的方法进行了研究 ,并采用VC+ + 语言编写了相应的校正程序 ,利用最小二乘法原理对束流轨道的... 北京正负电子对撞机升级改造工程 (BEPCII)的直线注入器 (LINAC)要求建立束流轨道的自动校正系统 ,为此对束流轨道偏离的产生原因和轨道校正的方法进行了研究 ,并采用VC+ + 语言编写了相应的校正程序 ,利用最小二乘法原理对束流轨道的校正进行了模拟计算 。 展开更多

关键词 BEPCII 轨道校正 最小二乘法 校正子 束流位置探测器

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BEPCII对撞点束流轨道反馈系统设计(英文)

14

作者 曹建社 马力 袁任贤 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 2005年第4期411-415,共5页

介绍了BEPCII(北京正负电子对撞机二期工程)对撞点束流轨道反馈系统的设计.由于BEPCII将采用双环、多束团、交叉角对撞,并且多种原因会使束流处于非最佳对撞状态甚至无法对撞,因此一套基于束—束偏转技术的对撞点束流反馈系统的建立,以... 介绍了BEPCII(北京正负电子对撞机二期工程)对撞点束流轨道反馈系统的设计.由于BEPCII将采用双环、多束团、交叉角对撞,并且多种原因会使束流处于非最佳对撞状态甚至无法对撞,因此一套基于束—束偏转技术的对撞点束流反馈系统的建立,以使得对撞机保持在最佳对撞状态是非常必要的.此外,为了同时测量对撞点处正、负电子束的位置,两套带有8电极的特殊束流位置探测器(BPM)将安装在对撞点两侧. 展开更多

关键词 对撞点 反馈 北京正负电子对撞机二期工程 束流位置探测器

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上海光源直线加速器的能量反馈控制 被引量：3

15

作者 张俊强 汪宝亮 +2 位作者 袁任贤 阎映炳 顾强 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期140-144,共5页

上海光源恒流注入的运行模式,需要直线加速器提供持续、稳定和高品质的束流。阐述了八条形电极束流位置探测器(BPM)的工作原理及其对直线加速器至增强器低能运输线的束流进行能散的测量,并以(微波)幅度或相位作为调节参数,采用比例积分(... 上海光源恒流注入的运行模式,需要直线加速器提供持续、稳定和高品质的束流。阐述了八条形电极束流位置探测器(BPM)的工作原理及其对直线加速器至增强器低能运输线的束流进行能散的测量,并以(微波)幅度或相位作为调节参数,采用比例积分(PI)控制算法对束流能散进行反馈控制,实现了束流能量的长期稳定性,保证了直线加速器束流的高效率注入。 展开更多

关键词 八电极束流位置探测器 能散 能量反馈 低电平 PI控制

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合肥光源束测系统的最新研究进展

16

作者 孙葆根 曹涌 +5 位作者 李吉浩 林顺富 卢平 王筠华 罗箐 王宝云 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期475-482,共8页

介绍了合肥光源束测系统的最新进展及其研究工作,包括200MeV直线加速器BPM系统的研制和测量,利用交流K调制的基于束流准直测量研究,基于对数比处理技术的同步光位置测量系统的研制以及数字束流位置处理器的应用研究.直线加速器BPM系统... 介绍了合肥光源束测系统的最新进展及其研究工作,包括200MeV直线加速器BPM系统的研制和测量,利用交流K调制的基于束流准直测量研究,基于对数比处理技术的同步光位置测量系统的研制以及数字束流位置处理器的应用研究.直线加速器BPM系统已安装,并做了在线的束流位置测量实验,给出了测量结果.在合肥光源储存环上利用双向固态继电器开关可以对32块四极铁进行交流K调制,采用数字锁相放大和插值快速傅立叶分析算法进行了基于束流准直的交流K调制测量实验和研究,给出了实验结果.利用高精度对数运算放大器LOG112研制了基于对数比处理技术的同步光位置测量系统,其性能优于常用的差比和处理技术.利用数字束流位置处理器Libera在合肥光源储存环上完成了工作点、相空间和横向振荡阻尼时间常数等的测量,并取得了很好的结果. 展开更多

关键词 束流位置探测器 基于束流准直 交流K调制 对数比处理技术 光位置监控器 数字束流 位置处理器

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西安质子应用装置BPM设计及测试结果 被引量：2

17

作者 王敏文 郑曙昕 +5 位作者 关遐令 张化一 王学武 黄文会 王忠明 邱孟通 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期161-167,共7页

西安质子应用装置(XiPAF)中能传输段设有6个束流位置探测器(BPM)用于测量束流位置及相位,要求位置和相位测量分辨率分别好于0.1mm和1°,绝对位置测量准确度好于±0.5mm。本文从理论上分析了纽扣型BPM位置测量分辨率与电极长度... 西安质子应用装置(XiPAF)中能传输段设有6个束流位置探测器(BPM)用于测量束流位置及相位,要求位置和相位测量分辨率分别好于0.1mm和1°,绝对位置测量准确度好于±0.5mm。本文从理论上分析了纽扣型BPM位置测量分辨率与电极长度及电极张角的关系,并结合CST模拟得到最优值,设计分辨率达24.5μm。离线测试结果表明,BPM样机的电极电容、灵敏度及电极间耦合度均与设计值相符。利用旋转法测量得到BPM样机水平和竖直方向电中心与机械中心的偏差分别为(0.04±0.05)mm和(-1.53±0.05)mm。样机安装在清华大学微型脉冲强子源(CPHS)高能传输段进行测试,测试结果表明,XiPAF BPM位置测量分辨率好于60μm,相位测量分辨率好于0.74°,绝对位置测量准确度为±0.35mm。该设计满足西安质子应用装置的要求。 展开更多

关键词 束流位置探测器 灵敏度 电容耦合 分辨率

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一种测量电子束微脉冲时间抖动的新方法

18

作者 武锦 吴钢 +1 位作者 李永贵 戴建枰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期267-270,共4页

　提出了一种高灵敏度电子束微脉冲时间抖动的测量方法。该方法采用传统的测量束团位置及电荷量的四条带束流位置探头,用混合环对感应信号进行处理,对共振频率为2.856GHz的谐波分量用MIXER与2.856GHz的参考信号进行相位比较,并由此得到... 　提出了一种高灵敏度电子束微脉冲时间抖动的测量方法。该方法采用传统的测量束团位置及电荷量的四条带束流位置探头,用混合环对感应信号进行处理,对共振频率为2.856GHz的谐波分量用MIXER与2.856GHz的参考信号进行相位比较,并由此得到电子束团微脉冲时间抖动值。 展开更多

关键词 电子束 自由电子激光 四条带束流位置探测器 微脉冲时间抖动 测量方法 射频电子直线加速器

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HLS-Ⅱ直线加速器能量调节及应用

19

作者 倪汪彪 于永波 +3 位作者 宣科 徐卫 李川 刘功发 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期103-110,共8页

为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节,设计了合肥光源(HLS-II)直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量,储存环注入阶段使用3个束流位置探测器(BPM)对束流能量进行在线测量;... 为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节,设计了合肥光源(HLS-II)直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量,储存环注入阶段使用3个束流位置探测器(BPM)对束流能量进行在线测量;使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描,获得各加速段的能量增益公式;定量调节速调管的输出相位和高压,实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明,该方案能快速实现束流能量调节,调节后的束流具有良好品质,束流横向能散小于0.22%,注入速率明显改善。 展开更多

关键词 直线加速器 能谱分析系统 束流位置探测器 自动相位扫描 能量调节

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