数字BPM的通道系数获取及幅度自动校准的方法和系统技术方案

本申请公开了一种数字BPM的通道系数获取及幅度自动校准的方法和系统，在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，采集数字输出信号，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的通道系数为各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值，S10：读取存储模块中存储的各通道的通道系数，将通道系数倍乘到对应各通道的原始数据，获得校准后的数据，输出校准后的数据，判断是否收到自动幅度校准命令，若否，则重复执行S10，若是，则进入S20，减少信号在幅度上产生差异，提高测量精度，操作简单，能够减轻工程人员的工作量。

【技术实现步骤摘要】
数字BPM的通道系数获取及幅度自动校准的方法和系统
本公开一般涉及高能物理领域，具体涉及粒子加速器领域，尤其涉及一种数字BPM的通道系数获取及幅度自动校准的方法和系统。
技术介绍
在粒子加速器领域中，数字BPM(BeamPositionMonitor，束流位置探测器)是进行束流位置测量的关键设备。其系统硬件以完成高精度的束流位置测量为目的进行设计，硬件结构主要包括：数字BPM探头、同轴传输线缆、射频调理电路和数字处理电路等。软件算法则在数字处理电路的FPGA芯片内实现，使用的计算机语言为HDL语言。计算束流位置的数据由数字处理电路的ADC对射频调理电路输出的4路信号进行采样得到，而4路信号通道的不一致会导致4路信号在幅度和相位上产生差异，从而降低位置测量的精度。现有方法主要是通过调节4路前端射频调理电路的器件参数来达到传输到数字采样处理电路的模拟信号幅度相同，进而达到ADC采样数据幅度基本一致，此方法主要有以下两个缺点：(1)调节前端射频调理电路器件参数达到4个通道信号幅度基本一致在射频电路调试中难度很大。(2)在实际工程应用中，调节数百套前端射频调理电路器件的参数，以保证每套BPM系统4个通道信号幅度基本一致的工作量是工程人员无法承受的。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种操作简单、减轻工程人员工作量的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法和系统。第一方面，本专利技术的数字BPM的通道系数获取方法，包括以下步骤：在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数转换模块后的数字输出信号，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的通道系数设置为各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值。第二方面，本专利技术的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：读取存储模块中存储的各通道的通道系数，将通道系数倍乘到对应各通道的原始数据，获得校准后的数据，输出校准后的数据，判断是否收到自动幅度校准命令，若否，则重复执行S10，若是，则进入S20；S20：根据数字BPM的通道系数获取方法获得通道系数，S30：判断是否收到校正结束命令，若否，则进入S20，若是，则更新存储模块中存储的各通道的通道系数，执行S10。第三方面，本专利技术的数字BPM的通道系数获取系统，包括：信号输入模块：用于向各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号；信号接收模块：用于采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数转换模块后的数字输出信号；处理模块：用于获取通道系数，具体的，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值为通道系数。第四方面，本专利技术的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统，包括：第一处理模块：用于接收第一控制信号，读取存储模块中存储的各通道的通道系数，将通道系数倍乘到对应各通道的原始数据，获得校准后的数据，输出校准后的数据；第一判断模块：用于判断是否收到自动幅度校准命令，若否，则向第一处理模块发送第一控制信号，若是，则向数字BPM的通道系数获取系统发送第二控制信号；数字BPM的通道系数获取系统：用于接收第二控制信号，获取通道系数，向第二判断模块发送第三控制信号；第二判断模块：用于接收第三控制信号，判断是否收到校正结束命令，若否，则向数字BPM的通道系数获取系统发送第二控制信号，若是，则更新存储模块中存储的各通道的通道系数，向第一处理模块发送第一控制信号；存储模块：用于存储通道系数获取系统获取的通道系数。根据本申请实施例提供的技术方案，通过对原始数据乘以通道系数进行修正，减少信号在幅度上产生差异，提高测量精度，同时，操作简单，能够减轻工程人员的工作量，能够解决各个信号通道的不一致导致的信号在幅度上产生差异，从而降低位置测量的精度、现场调试难度大、工作量大问题。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取方法的流程图；图2为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取方法的流程图；图3为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取方法的流程图；图4为本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法的流程图；图5为本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统的流程图；图6为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取系统的结构示意图；图7为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取系统的结构示意图；图8为本专利技术的实施例的数字BPM的通道系数获取系统的结构示意图；图9为本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统的结构示意图；图10为本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统的结构示意图；图11为加速器束流位置测量系统结构示意图；图12为本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统的结构示意图；图13为经过本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统校准前的数据示意图；图14为经过本专利技术的实施例的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的系统校准后的数据示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本专利技术的其中一个实施例为，参考图1-3，数字BPM的通道系数获取方法，包括以下步骤：在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数转换模块后的数字输出信号，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的通道系数为各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值。在本专利技术的实施例中，ADC原始数据仅通过带通滤波器以去除直流成分和其它噪声成分。进一步的，将各通道的数字输出信号倍乘通道系数获得修正数据。进一步的，在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，具体的，信号源产生单一频率正弦信号，正弦信号经过功分器分成多路等幅度的模拟输入信号。本专利技术的其中一个实施例为，参考图4，数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法，包括以下步骤：S10：读取存储模块中存储的各通道的通道系数，将通道系数倍乘到对应各通道的原始数据，获得校准后的数据，输出校准后的数据，判断是否收到自动幅度校准命令，若否，则重复执行S10，若是，则进入S20；S20：根据数字BPM的通道系数获取方法获得通道系数；S30：判断是否收到校正结束命令，若否，则进入S20，若是，则更新存储模块中存储的各通道的通道系数，执行S10。在本专利技术的实施例中，在获得通道系数后，将系数存储，便于系统在测量时自动调取该系数对原始数据进行幅度校准。多通道模拟信号经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字BPM的通道系数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数转换模块后的数字输出信号，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的通道系数为各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值。

【技术特征摘要】
1.一种数字BPM的通道系数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数转换模块后的数字输出信号，对各通道的数字输出信号幅度的绝对值积分获得各通道的数据幅度积分值，各通道的通道系数为各通道的数据幅度积分值的最小值与各通道的数据幅度积分值之间的商值。2.根据权利要求1所述的数字BPM的通道系数获取方法，其特征在于，将所述各通道的数字输出信号倍乘所述通道系数获得修正数据。3.根据权利要求1所述的数字BPM的通道系数获取方法，其特征在于，在各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号，具体的，信号源产生单一频率正弦信号，所述正弦信号经过功分器分成多路等幅度的所述模拟输入信号。4.一种数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：读取存储模块中存储的各通道的通道系数，将所述通道系数倍乘到对应所述各通道的原始数据，获得校准后的数据，输出所述校准后的数据，判断是否收到自动幅度校准命令，若否，则重复执行S10，若是，则进入S20；S20：根据权利要求1-3任一项所述的数字BPM的通道系数获取方法获得所述通道系数；S30：判断是否收到校正结束命令，若否，则进入S20，若是，则更新所述存储模块中存储的各通道的通道系数，执行S10。5.根据权利要求4所述的数字BPM采样数据多通道幅度自动校准的方法，其特征在于，执行步骤S20之前需要执行一次步骤S15后再执行S20，所述步骤S15：求所述各通道原始数据的绝对值，对所述绝对值做固定点数的积分，获得各通道的积分值，判断所述积分值的最大值是否大于两倍所述积分值的最小值，若是，则终止本次校正，输出报警信号，进入S30，若否，则进入S20。6.一种数字BPM的通道系数获取系统，其特征在于，包括：信号输入模块：用于向各通道的信号输入端分别输入相位和幅度均相同的模拟输入信号；信号接收模块：用于采集模拟输入信号经过各通道、射频调理电路和模数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宇飞，曹建社，杜垚垚，赵晓岩，麻惠洲，随艳峰，岳军会，叶强，卢艳华，黄玺洋，祝德充，刘芳，汪林，王之涿，魏书军，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11