一种电子储存环束流轨道测量与控制设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种电子储存环束流轨道测量与控制设备及方法，该设备包括：导频单元，设在束流位置探测器处，能产生导频信号叠加束流信号得到叠加束流信号；模拟前端单元，与导频单元的输出端连接，能对导频单元输出的叠加束流信号进行滤波和幅度调整得到滤波叠加束流信号；数字处理单元，与模拟前端单元的输出端连接以及与嵌入式工控单元通信连接，能对模拟前端单元输出的滤波叠加束流信号模数转换后，进行束流位置计算和轨道校正计算，得出束流位置信息；嵌入式工控单元，分别与数字处理单元和加速器控制系统通信连接，用于传输束流位置信息和控制命令。该设备能保证束流轨道的稳定，进而提供稳定的同步辐射光。进而提供稳定的同步辐射光。进而提供稳定的同步辐射光。

An electron storage ring beam trajectory measurement and control equipment and method

【技术实现步骤摘要】
一种电子储存环束流轨道测量与控制设备及方法


[0001]本专利技术涉及储存环束流轨道领域，尤其涉及一种电子储存环束流位置测量与快轨道反馈控制设备及方法。

技术介绍

[0002]电子储存环是储存高速电子束流的设备，是提供同步辐射的大型加速器装置。近年来，应用同步辐射的实验场景不断增加，对同步辐射光源亮度的要求不断提高。为达到超高亮度和极低发射度的标准，要求同步辐射光源的束流轨道稳定度达到亚微米级别。为了保持束流轨道稳定，提供高稳定的同步辐射光，除了设计制造高精度的磁铁、电源和支撑装置等，主动的快轨道反馈系统是新一代光源的必备技术手段。快轨道反馈系统包括独立设置并相互通信的闭轨束流位置测量系统、通信控制系统与校正铁系统；其中，闭轨束流位置测量（BPM）系统通过沿环分布的BPM感应束流信息，在BPM电子学计算束流位置；通信控制系统完成全环束流位置共享，每一个控制单元获得所有BPM的位置信息，并基于轨道反馈算法，计算校正铁的校正值；校正铁系统根据校正值大小调整磁场强度，从而校正束流轨道。传统的快轨道反馈系统，由于每个束流位置测量电子学只能计算束流位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子储存环束流轨道测量与控制设备，其特征在于，包括：导频单元、模拟前端单元、数字处理单元和嵌入式工控单元，其中，所述导频单元，设置在束流位置探测器处，能产生与来自束流位置探测器感应的四路束流信号叠加的导频信号，得到叠加束流信号；所述模拟前端单元，与所述导频单元的输出端连接，能对所述导频单元输出的叠加束流信号进行滤波和幅度调整得到调整叠加束流信号；所述数字处理单元，分别与所述模拟前端单元的输出端、所述嵌入式工控单元、全环的其他电子储存环束流轨道测量与控制设备、校正铁电源系统通信连接，能对所述模拟前端单元输出的调整叠加束流信号模数转换后，进行束流位置计算得出束流位置信息，并将得出的所述束流位置信息向全环的其他电子储存环束流轨道测量与控制设备共享；以及根据本地束流位置信息和全环的其他电子储存环束流轨道测量与控制设备的束流位置信息进行轨道校正计算，得出本地校正铁的校正值，并将得出的本地校正铁的校正值向所述校正铁电源系统传输；以及将所述束流位置信息向所述嵌入式工控单元传输；所述嵌入式工控单元，分别与所述数字处理单元和加速器控制系统通信连接，用于根据所述加速器控制系统的控制命令将所述数字处理单元计算得出的所述束流位置信息向所述加速器控制系统传输。2.根据权利要求1所述的电子储存环束流轨道测量与控制设备，其特征在于，所述导频单元包括：锁相环、功分器、合路器和带通滤波器，其中，所述锁相环，能以设置的高稳低噪恒温晶振为基准，产生频率可调与幅度可调的导频信号，所述导频信号的频率处于待测束流主频的回旋频率带宽之外；所述功分器，与所述锁相环的输出端连接，能将所述锁相环输出导频总信号分成功率相等的四路导频分信号；所述合路器，分别与所述功分器的输出端和所述束流位置探测器连接，能将所述束流位置探测器的四路输入束流位置信号分别与四路导频分信号叠加；所述带通滤波器，与所述合路器的输出端连接，能对所述合路器输出的叠加信号进行滤波，滤波后信号的中心频率为待测束流主频，通带带宽包括导频信号。3.根据权利要求1或2所述的电子储存环束流轨道测量与控制设备，其特征在于，所述模拟前端单元包括：四路电路结构相同的信号调理通道，均与所述导频单元的输出端连接，能分别对所述导频单元输出的四路叠加信号进行滤波和幅度调整。4.根据权利要求3所述的电子储存环束流轨道测量与控制设备，其特征在于，每路信号调理通道包括：两级放大电路和带通滤波器，其中，所述两级放大电路与所述带通滤波器连接；所述两级放大电路由依次连接的选择型放大电路和固定放大电路组成；所述选择型放大电路由并联设置的放大电路支路和信号直通支路组成；所述放大电路支路由依次连接的一个放大器和一个低通滤波器组成；所述固定放大电路由依次连接的一级放大器、第一数字可调衰减器、二级放大器、第二
数字可调衰减器组成；所述带通滤波器，用于滤除两级放大电路的带外噪声和非线性失真。5.根据权利要求1或2所述的电子储存环束流轨道测量与控制设备，其特征在于，所述数字处理单元包括：模数转换模块、束流位置计算模块、通信控制模块和轨道校正计算模块，其中：所述模数转换模块，与所述模拟前端单元的输出端连接，能将所述模拟前端单元输出的调整叠加束流信号转换成数字中频信号，所述数字中频信号包含束流主频信号和导频信号带通采样得到的组合信号；所述束流位置计算模块，与所述模数转换模块的输出端连接，能将接收的数字中频信号，依次通过数字下变频、滤波抽取、CORDIC算法、差比和算法处理得出束流位置信息，所述束流位置信息中包括：逐圈数据、用于快轨道反馈控制的快采集数据和用于慢轨道反馈控制的慢采集数据；所述通信控制模块，分别与所述束流位置计算模块的输出端、所述轨道校正计算模块、全环的其他电子储存环束流轨道测量与控制设备、校正铁电源系统和所述嵌入式工控单元通信连接，能将所述束流位置信息中的用于快轨道反馈控制的快采集数据向全环的其他电子储存环束流轨道测量与控制设备传输进行全环共享；以及将所述轨道校正计算模块计算得出的本地校正铁的校正值向所述校正铁电源系统传输；以及将所述束流位置信息中的逐圈数据和用于慢轨道反馈控制的慢采集数据向所述嵌入式工控单元传输；所述轨道校正计算模块，与所述通信控制模块通信连...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽然，梁钰，谢春杰，朱文超，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
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