一种检测粒子加速器束流异常的自触发方法技术

本发明专利技术提供一种检测粒子加速器束流异常的自触发方法，包括：步骤S1.对钮扣型束流位置探头的2N个电极的电极感应信号进行信号调理、采样和数字信号处理，以获得逐圈信号；步骤S2.获取各周期内的逐圈信号的和信号；计算相邻周期的和信号的差值，并判断该差值是否达到预设的阈值，达到则输出第一触发信号；步骤S3.选择对角电极的逐圈信号进行差比和运算；步骤S4.对差比和结果进行离散傅里叶运算以获得束流频谱，判断预定频率段内的束流频谱是否与预设标准频谱一致，不一致则输出第二触发信号。本发明专利技术在不需外部触发信号的情况下，能够准确及时地检测到已知事件和瞬时随机异常事件，并提供相应的触发信号，极大提高了数据采集效率和智能化水平。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，包括：步骤S1.对钮扣型束流位置探头的2N个电极的电极感应信号进行信号调理、采样和数字信号处理，以获得逐圈信号；步骤S2.获取各周期内的逐圈信号的和信号；计算相邻周期的和信号的差值，并判断该差值是否达到预设的阈值，达到则输出第一触发信号；步骤S3.选择对角电极的逐圈信号进行差比和运算；步骤S4.对差比和结果进行离散傅里叶运算以获得束流频谱，判断预定频率段内的束流频谱是否与预设标准频谱一致，不一致则输出第二触发信号。本专利技术在不需外部触发信号的情况下，能够准确及时地检测到已知事件和瞬时随机异常事件，并提供相应的触发信号，极大提高了数据采集效率和智能化水平。【专利说明】
本专利技术涉及加速器物理束流诊断领域，尤其设计。
技术介绍
束流测量系统是加速器非常重要的组成部分，它对加速器的机器研究及正常运行都起着至关重要的作用。其中，束流位置测量系统作为束流诊断中最重要的设备之一，主要由前端的钮扣型束流位置探头和后端的束流位置信号处理器两部分组成。 如图1所示，束流位置探头通常包括真空室以及对称地设置在真空室两侧的四个电极A、B、C和D。四个电极在束流通过所述探头时输出感应信号，该感应信号输出至束流位置信号处理器后进行调理、采样和数字化处理，获得信号周期等于束流粒子围绕加速器存储环运行的回旋周期(即逐圈周期)的逐圈(Turn-by-turn)信号。 束流位置信号处理器在收到外部触发信号后开始捕获感应信号。有可知的外部事件发生时，如注入粒子(即注束)等，会提供外触发信号；正常运行时通过输入固定频率触发信号用于数据采集。然而，当粒子加速器运行发生瞬时随机的异常事件，如掉束、束流频谱异常等突发情况时，外触发模式的信号处理器就不能自动捕捉异常发生前后的束流数据供研究人员进行机器研究，从而导致丢失有价值的数据。综上，处理器对外触发信号的依赖限制了它在机器运行和研究上的应用价值。 因此，如果处理器能通过内部的信号处理算法，捕捉各类有意义事件，包括瞬时随机发生的运行异常事件和可知事件，给出触发信号并存储事件发生前后的数据，将极大提高束流诊断水平和效率，为机器研究人员提高加速器运行性能提供有力帮助。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术旨在提供一种可靠、高效的检测粒子加速器束流异常的自触发方法，方便用户及时发现掉束、束流频谱异常等突发情况。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: ，包括以下步骤: 1、，包括以下步骤: 步骤SI，对钮扣型束流位置探头的2"个电极在束流通过所述探头时输出的电极感应信号进行信号调理、采样和数字信号处理，以分别获得所述2N个电极各自所对应的逐圈信号，所述逐圈信号的周期等于束流粒子在加速器储存环中运行的逐圈周期，其中，所述钮扣型束流位置探头包括一真空室以及分别对称地设置在所述真空室两侧的所述2Nf电极，其中，N为大于I的自然数； 步骤S2，依次获取各周期内的所述2N个电极所对应的所述逐圈信号的和信号；计算两个相邻周期的所述和信号的差值，并判断所述差值是否达到预设的阈值，如果达到所述阈值，则输出第一触发信号； 步骤S3，选择一对处于对角的所述电极所对应的所述逐圈信号进行差比和运算，以获得束流位置信息；以及 步骤S4，对所述步骤S3中的所述差比和运算的结果进行离散傅里叶运算以获得束流频谱，并判断预定频率段内的所述束流频谱是否与预设的标准频谱一致，如果不一致，则输出第二触发信号。 进一步地，该自触发方法还包括: 步骤S5，存储所述2Nf电极在所述第一触发信号和/或第二触发信号输出前和输出后所对应的预定数量的所述逐圈信号。 进一步以，所述步骤S2包括:在计算两个相邻周期的所述逐圈信号的所述和信号的差值之前，对所述逐圈信号的和信号进行低通滤波。 综上所述，本专利技术不仅能够在发生频谱异常事件，例如注束、磁铁激励等已知事件时自触发，而且还能在发生掉束等瞬时随机异常情况时自触发，从而极大的方便了用户及时发现束流异常情况。此外，通过存储自触发前后的预定数量的逐圈信号，还可以为研究人员进行机器研究进而提高机器运行性能提供有效的分析数据。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术采用的钮扣型束流位置探头的结构示意图； 图2是本专利技术检测粒子加速器束流异常的自触发方法的原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。 本专利技术，检测粒子加速器束流异常的自触发方法，采用束流位置探头(如图1所示)以及束流位置信号处理器(未示出)实现，如图2所示，该方法包括以下步骤: 步骤SI，当束流通过探头时，四个电极A、B、C和D分别输出相应的电极感应信号至束流位置信号处理器，通过束流位置信号处理器进行信号调理、采样和数字信号处理后，分别获得各电极所对应的逐圈信号，逐圈信号即是指周期等于束流粒子在加束器储存环中运行的逐圈周期的信号； 步骤S2，依次获取各逐圈周期内的四个电极各自所对应的逐圈信号的和信号，并对各和信号进行低通滤波，以避免高频噪声信号引起误触发；然后计算两个相邻周期的和信号的差值，并判断该差值是否达到预设的阈值，如果达到阈值，则输出第一触发信号，即，当和信号的减小量突然达到一定阈值时，说明有掉束事件发生，则向上层用户发出第一触发信号以提示掉束异常。 步骤S3，通过束流位置信号处理器对处于对角的电极A、C所对应的逐圈信号进行差比和运算，即，计算(A-C)/(A+C)，以获得包含水平和垂直分量的束流位置信息。此处选择对角电极A、C的原因是:对角的两个电极A、C采样的数据同时包含水平和垂直方向的束流运动。 通过差比和运算获得束流位置信息属于本领域常用的技术手段，在此不再赘述。应该理解，在本实施例中也可采用电极B、D输出的电极逐圈信号进行差比和运算，而且，当采用具有更多电极(例如8个电极)的探头时，同样可通过对两个对角的电极输出的逐圈信号进行差比和运算来获得束流位置信息。 步骤S4，通过束流位置信号处理器对步骤S3中的差比和运算的结果进行离散傅里叶运算(优选快速傅氏变换FFT)以获得束流频谱，然后判断预定频率段内的束流频谱是否与预设的标准频谱一致，如果不一致，则说明频谱异常(例如可能由注束等引起了在工作点处出现异于正常运行时的谱峰，或者在应该有峰的位置没有信号)，则向上层用户发出第二触发信号以提示频谱异常发生。其中，离散傅里叶变换一直进行，以避免错过异常事件。另外，此处的预定频率段优选对频谱比较敏感的频率段，例如，设定为工作点左右归一化频谱0.05范围的频率段。 步骤S5，通过束流位置信号处理器将四个电极A、B、C和D在第一触发信号和/或第二触发信号输出前和输出后所对应的预定数量(例如前后各选取1000个左右)的逐圈信号存储在缓冲器FIFO中，从而为研究人员进行机器研究进而提高机器运行性能提供了有效的分析数据。 由上述分析可知，本专利技术可以在掉束、频谱异常等事件发生时向上层用户输出自触发信号，因而不再依赖外部输入触发信号，方便了用户及时发现束流异常情况；此外，还可以保存异常情况发生前后的数据供用户分析研究。 以上所述的，仅为本专利技术的较佳实施例，并非用以限定本专利技术的范围，本专利技术的上述实施例还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测粒子加速器束流异常的自触发方法，其特征在于，该自触发方法包括以下步骤：步骤S1，对钮扣型束流位置探头的2N个电极在束流通过所述探头时输出的电极感应信号进行信号调理、采样和数字信号处理，以分别获得所述2N个电极各自所对应的逐圈信号，所述逐圈信号的周期等于束流粒子在加速器储存环中运行的逐圈周期，其中，所述钮扣型束流位置探头包括一真空室以及分别对称地设置在所述真空室两侧的所述2N个电极，其中，N为大于1的自然数；步骤S2，依次获取各周期内的所述2N个电极所对应的所述逐圈信号的和信号；计算两个相邻周期的所述和信号的差值，并判断所述差值是否达到预设的阈值，如果达到所述阈值，则输出第一触发信号；步骤S3，选择一对处于对角的所述电极所对应的所述逐圈信号进行差比和运算，以获得束流位置信息；以及步骤S4，对所述步骤S3中的所述差比和运算的结果进行离散傅里叶运算以获得束流频谱，并判断预定频率段内的所述束流频谱是否与预设的标准频谱一致，如果不一致，则输出第二触发信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖龙伟，冷用斌，阎映炳，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31