一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统及方法，包括用于接收信号的模拟信号调理模块、综合处理模块、电源模块，其中，所述模拟信号调理模块的输出端与综合处理模块的输入端相互电性连接；所述电源模块的输出端还分别与模拟信号调理模块、综合处理模块电性连接进行供电；所述综合处理模块包括ADC、FPGA SoC模块、时钟管理模块。本发明专利技术提出的加速器束流相位及位置测量系统是紧凑型的，集成了综合处理模块包括ADC、FPGA SoC模块、时钟管理模块等，从而具有更高集成度和更小体积的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统及方法
本专利技术涉及粒子加速器束流诊断和探测电子
，尤其涉及一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统及方法。
技术介绍
散裂中子源、同步辐射光源、自由电子激光和电子对撞机等大科学装置都是基于粒子加速器的科学研究平台。不同加速器具有不同能量、亮度和束流损失等特性，需要对加速器的束流相位和位置信息进行实时测量以获知科学装置的运行状态。因此，束流相位和位置测量系统是国内外加速器不可或缺的组成部分。加速器束流相位和位置测量的基本方法是利用探测器感应出束流相关的电磁场。束流感应信号的相位和幅度被调制，其载波是束流的脉冲频率或高频的射频频率，解调对应信号并处理后可获得束流得相位和位置信息。目前，国内针对粒子加速器束流相位和位置测量系统开展了相关研究，主要存在集成度较低的问题，而国内针对粒子加速器束流相位和位置测量系统的主要成果有：中国科学院近代物理研究所专利技术专利《用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏度探测器，公开号：CN104090292B》公开了一种针对较高能量的重离子束流诊断的位置灵敏度探测器，其实质上是一种能够感应束流状态信号的传感器；主要适用于感应输出与重离子加速器束流相关的信号，应用场景受限，功能类似于相机中的镜头和CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)；东莞中子科学中心技术专利《用于加速器的束流位置探测器，公开号：CN208351009U》提供了一种位置测量探测器；主要适用于感应输出与束流相关的信号，应用场景受限，功能类似于相机中的镜头+CCD；中国科学院上海应用物理研究所专利技术专利《一种检测粒子加速器束流异常的自触发方法，公开号：CN104166152》提供了一种检测粒子加速器束流异常的自触发方法，能够在没有外部触发信号的情况下，检测已知事件和瞬时随机异常事件，并提供相应的触发信号，可用于提高数据采集的效率和智能化水平；能够检测出束流异常，并启动相应的动作，优点是不需外部触发信号，缺点是集成度不高；专利技术专利《一种测量粒子加速器束流位置的方法，公开号：CN103809198A》实现了能够对N个条带束流位置探头的N个电极输出信号进行采集和分析的束流位置测量方法；能够实现N个探头信号同时测量，从而消除各电极信号中的噪声，提高测量精度，缺点是集成度不高；专利技术专利《载波抑制射频前端和方法、束流位置测量系统和方法，公开号：CN104506293A》提出一种将束流位置探头对角线上的两个通道输出信号相位和幅度调节为一致来抑制载波信号，从而检测目标信号的方法；该专利方案采用抑制载波信号的方法来获取信号，但是并不能够保证相位和幅度调节精度；中国科学院合肥物质科学研究院专利技术专利《一种基于八卦限探针分布的加速器束流位置诊断系统及方法，公开号：CN105467423B》提出了一种基于八卦限探针分布的加速器束流位置诊断系统；用8个电极来获取8路信号，通过提高信号数量来提升测量精度，与一种测量粒子加速器束流位置的方法公开号：CN103809198A雷同；但是提高信号数量会导致成本增加；中国原子能研究院专利技术专利《中子束流位置探测仪，公开号：CN102279409A》提出一种将中子影像转化成可见光的影像闪烁并结合CCD相机进行中子束流位置探测的设备；但是利用CCD相机进行测量，存在动态范围小的问题，适用场景受限；中广核达胜加速器技术有限公司技术专利《电子加速器束流位置监测系统，公开号：CN207051496U》提供一种基于温度装置的电子束流位置监测装置；上述专利方案中主要集中在束流探测器或信号获取方面，并不适用于加速器束流相位及位置测量；专利技术专利《一种基于全数字化技术的束流位置和相位测量系统及方法，公开号：104181577B》中，但是该专利方案主要是基于全数字化思路实现，并没有考虑集成度的问题，而集成度较低，会导致不能够有很好的适用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统及方法，以解决集成度较低的问题。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，包括用于接收信号的模拟信号调理模块、综合处理模块、电源模块，其中，所述模拟信号调理模块的输出端与综合处理模块的输入端相互电性连接；所述电源模块的输出端还分别与模拟信号调理模块、综合处理模块电性连接进行供电；所述综合处理模块包括ADC、FPGASoC模块、时钟管理模块；其中，所述ADC的输入端与模拟信号调理模块电性相连，所述ADC与FPGASoC模块电性相连，所述FPGASoC模块的输出端还与用户交互软件电性相连，所述FPGASoC模块与时钟管理模块相互电性连接，所述时钟管理模块的输出端还与ADC电性相连。加速器束流相位及位置测量系统是紧凑型的，集成了综合处理模块包括ADC、FPGASoC模块、时钟管理模块等，从而具有更高集成度和更小体积的特点。作为本专利技术进一步的方案：所述模拟信号调理模块同时接收、处理和传输1路、2路、4路、8路或16路模拟信号。作为本专利技术进一步的方案：所述模拟信号调理模块由依次通信连接的限幅器、第一低噪放、数控衰减器、带通滤波器、第二低噪放、低通滤波器组成，所述信号限幅器与外界设备相连用于信号输入，所述低通滤波器与外界设备相连用于信号输出。作为本专利技术进一步的方案：所述ADC为一片多通道的，或者为多片单通道的，或者为多片多通道的，且所述ADC的采样率不低于80Msps，-3dB模拟带宽不低于200MHz，所述ADC带有SPI控制接口。作为本专利技术进一步的方案：所述FPGASoC模块包括依次串联的FPGA模块、数据处理模块，所述数据处理模块可以为ARM处理器或者MCU或者RISC-V或者CPU或者DSP。作为本专利技术进一步的方案：所述用户交互软件包括DMA数据传输模块、相位位置处理模块、EPICS控制模块、参数控制模块、存储器模块，其中，所述DMA数据传输模块、相位位置处理模块、EPICS控制模块依次相连，所述EPICS控制模块还与控制参数模块相连，所述控制参数模块与存储器相互连接，所述控制参数模块还与相位位置处理模块连接；所述DMA数据传输模块接收数字信号及数据处理送出的相位和幅度数据；然后送入相位及位置计算和校正补偿算法进行计算；所述相位位置处理模块用于在数据处理模块上实现相位和幅度/位置计算；所述相位位置处理模块用于计算处理，并将计算后的相位和位置结果发送至EPICS控制程序进行相位和位置变量发布；所述EPICS控制模块用于接收用户控制指令和参数并传递给参数控制模块；由参数控制模块将相位及位置计算系数传递给相位位置处理模块，所述参数控制模块用于将ADC控制参数传递给ADC的SPI控制器、将时钟管理参数传递给时钟管理模块的SPI控制器、将模拟信号调理增益控制参数传递给给模拟信号调理模块的SPI控制器；参数控制模块还用于访问本地存储器存入和读取系统参数和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，包括用于接收信号的模拟信号调理模块(1)、综合处理模块(2)、电源模块(3)，其中，所述模拟信号调理模块的输出端与综合处理模块(2)的输入端相互电性连接；所述电源模块(3)的输出端还分别与模拟信号调理模块(1)、综合处理模块(2)电性连接进行供电；/n所述综合处理模块(2)包括ADC、FPGA SoC模块、时钟管理模块；其中，所述ADC的输入端与模拟信号调理模块(1)电性相连，所述ADC与FPGA SoC模块电性相连，所述FPGA SoC模块的输出端还与用户交互软件电性相连，所述FPGA SoC模块与时钟管理模块相互电性连接，所述时钟管理模块的输出端还与ADC电性相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，包括用于接收信号的模拟信号调理模块(1)、综合处理模块(2)、电源模块(3)，其中，所述模拟信号调理模块的输出端与综合处理模块(2)的输入端相互电性连接；所述电源模块(3)的输出端还分别与模拟信号调理模块(1)、综合处理模块(2)电性连接进行供电；
所述综合处理模块(2)包括ADC、FPGASoC模块、时钟管理模块；其中，所述ADC的输入端与模拟信号调理模块(1)电性相连，所述ADC与FPGASoC模块电性相连，所述FPGASoC模块的输出端还与用户交互软件电性相连，所述FPGASoC模块与时钟管理模块相互电性连接，所述时钟管理模块的输出端还与ADC电性相连。


2.根据权利要求1所述的紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，所述模拟信号调理模块(1)同时接收、处理和传输1路、2路、4路、8路或16路模拟信号。


3.根据权利要求1所述的紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，所述模拟信号调理模块(1)由依次通信连接的限幅器、第一低噪放、数控衰减器、带通滤波器、第二低噪放、低通滤波器组成，所述信号限幅器与外界设备相连用于信号输入，所述低通滤波器与外界设备相连用于信号输出。


4.根据权利要求1所述的紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，所述电源模块(3)包括依次串联的DC-DC电压转换器、LDO电源转换器，所述时钟管理模块的输入端还与LDO电源转换器电性相连，所述LDO电源转换器的输入端还与DC-DC电压转换器电性的输出端电性相连，所述DC-DC电压转换器还与外界设备相连。


5.根据权利要求1所述的紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，所述ADC为一片多通道的，或者为多片单通道的，或者为多片多通道的，且所述ADC的采样率不低于80Msps，-3dB模拟带宽不低于200MHz，所述ADC带有SPI控制接口。


6.根据权利要求1-5任一所述的紧凑型加速器束流相位及位置测量系统，其特征在于，所述FPGASoC模块包括依...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭卫，朱文松，金微微，梅理，吴兵，王冰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34