一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置，包括：主控核心板、核心背板、光纤发送板、光纤接收板、高速DAC子板和高速ADC子板；所述核心控制板，具有与远程控制系统通信连接的网络接口和光纤接口，用于将远程控制系统的电源控制信息通过所述光纤发送板下发至所述粒子加速器电源，并通过所述高速DAC子板产生所述粒子加速器电源的预设电压给定信号；所述核心控制板，还通过所述光纤接收板，接收所述粒子加速器电源反馈的状态信息，并通过所述网络接口反馈给所述远程控制系统；所述核心控制板，还具有与外部定时系统相连接的FMC接口，以接收所述外部定时系统下发的时间信息数据，并基于所述时间信息数据对所述粒子加速器电源进行充放电控制以及状态信息的记录。器电源进行充放电控制以及状态信息的记录。器电源进行充放电控制以及状态信息的记录。

【技术实现步骤摘要】
一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置


[0001]本专利技术涉及快脉冲电源控制
，特别是关于一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置。

技术介绍

[0002]Kicker电源是兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL)主环实现快速引出的关键设备之一，其主要功能是为踢轨磁铁提供励磁电流以产生快速脉冲磁场，实现粒子束团的快速引出。
[0003]Kicker电源由6个模块组成，每个模块由高压充电电源、储能系统、闸流管、辅助电源、高压同轴电缆和匹配电阻箱五部分组成。为了实现6个模块同步输出准矩形电流脉冲，要求严格控制每个模块的充电和放电信号。
[0004]然而，本申请的专利技术人在研究中发现，现有技术对Kicker电源的监控，暴露出以下不足：
[0005]第一，现有的监控方式，无法对每个模块的高压充电电源、闸流管灯丝进行远程控制，只能在现场手动进行开关机操作，给调试和运维带来不便。同时，在某个模块发生故障时，也不能及时精确排查，导致工作效率低下；
[0006]第二，现有的Kicker电源控制装置通过内置的TEK示波器完成对电源输出波形的监测，只能输出波形的示意图，无法准确监测波形的上升时间、平顶宽度、下降时间、同步性等关键指标；
[0007]第三，对电源的定时输出功能，数据及状态量变化时间的记录的功能还有待进一步提高。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本申请的目的是提供一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置，实现对Kicker电源各个模块的高压充电电源、灯丝及氢压电源、闸流管触发器的全数字化控制，实现对快脉冲输出电流波形的高速采集和动态显示，并利用定时系统的时间信息实现电源的同步定时输出，并记录数据采集和状态变化的准确时间，进一步提升电源的自动化、数字化和智能化管理水平。
[0009]为实现上述目的，本申请采取以下技术方案：
[0010]第一方面，本申请提供一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置，所述装置包括：主控核心板、核心背板、光纤发送板、光纤接收板、高速DAC子板和高速ADC子板；所述主控核心板连接所述核心背板；所述核心背板，分别与所述光纤发送板、所述光纤接收板、所述高速DAC子板和所述高速ADC子板相连接；
[0011]所述核心控制板，具有与远程控制系统通信连接的网络接口和光纤接口，用于将远程控制系统的电源控制信息通过所述光纤发送板下发至所述粒子加速器电源，并根据所述电源控制信息，产生所述粒子加速器电源充放电操作的触发信号，并通过所述高速DAC子
板产生所述粒子加速器电源的预设电压给定信号；所述核心控制板，还通过所述光纤接收板，接收所述粒子加速器电源反馈的状态信息，以及通过所述高速ADC子板采集所述粒子加速器电源的电流信号，并通过所述网络接口反馈给所述远程控制系统；
[0012]所述核心控制板，还具有与外部定时系统相连接的FMC接口，以接收所述外部定时系统下发的时间信息数据，并基于所述时间信息数据对所述粒子加速器电源进行充放电控制以及状态信息的记录。
[0013]在本申请的一种实现方式中，所述网络接口为千兆网口，用于供所述核心控制板与所述远程控制系统进行以太网通讯，完成对所述粒子加速器电源的命令下发以及电源状态信息的回传工作。
[0014]在本申请的一种实现方式中，所述核心控制板基于UDP协议与所述远程控制系统进行通信。
[0015]在本申请的一种实现方式中，所述主控核心板通过光纤接口接收并解析所述远程控制系统下发的触发事例码，判断接收到的触发事例码与预存的粒子加速器电源的工作事例码一致时，再检测通过光纤接口输入的高频信号的频率，当检测到符合要求的频率时，产生充放电的触发信号。
[0016]在本申请的一种实现方式中，所述核心控制板通过所述FMC接口接收白兔定时系统下发的时间信息数据。
[0017]在本申请的一种实现方式中，所述核心控制板，还具有JTAG接口，用于对所述粒子加速器电源进行调试。
[0018]在本申请的一种实现方式中，所述高速DAC子板通过板载的16位高速数模转换器件DAC，完成粒子加速器电源预设电压的给定工作。
[0019]在本申请的一种实现方式中，所述高速ADC子板基于支持JESD204B接口、2.5Gsps采样率的12位ADC芯片采集粒子加速器电源的输出波形。
[0020]在本申请的一种实现方式中，所述核心控制板，基于定时系统的时间信息数据，为所述高速ADC子板采集的数据增加时间戳。
[0021]在本申请的一种实现方式中，所述远程控制系统，针对增加时间戳的数据进行进一步的存储、分析和图形化显示。
[0022]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0023](1)实现了对高压充电电源、闸流管及辅助灯丝及氢压电源的全数字化控制和全方位监控，调试人员可远程操作粒子加速器电源，并实时获取电源的运行状态，电源调试更加方便，故障排除更加快捷有效，提高了调试和运维的工作效率。
[0024](2)实现了对输出电流波形的高速数字化采集，无需借用示波器便可全面精确监控电源的输出波形，且能够知悉输出波形的上升时间、平顶宽度、下降时间等关键信息，实时了解到电源的运行状态，并依据采集到的输出波形数据建立数据库。
[0025](3)可接收定时系统的时间信息，用于实现电流的定时输出，也可作为高速采集数据和状态变化量的准确时间。数据具备时间信息后，不仅可以减小数据实时上传的压力，也可以通过时间来分割数据，提高后期数据库数据检索、挖掘和分析的工作效率。
附图说明
[0026]图1为本申请实施例中的用于粒子加速器电源的数字化监控装置的系统框架示意图；
[0027]图2为本申请实施例中的用于粒子加速器电源的数字化监控装置的软件功能模块框图；
[0028]图3为本申请实施例中的高速ADC数据采集的工作流程示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]针对现有技术中的电源控制装置的监控能力不足的问题。本申请相应提供一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置，包括：主控核心板、核心背板、光纤发送板、光纤接收板、高速DAC子板和高速ADC子板；所述主控核心板连接所述核心背板；所述核心背板，分别与所述光纤发送板、所述光纤接收板、所述高速DAC子板和所述高速ADC子板相连接；所述核心控制板，具有与远程控制系统通信连接的网络接口和光纤接口，用于将远程控制系统的电源控制信息通过所述光纤发送板下发至所述粒子加速器电源，并根据所述电源控制信息，产生所述粒子加速器电源充放电操作的触发信号，并通过所述高速DAC子板产生所述粒子加速器电源的预设电压给定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于粒子加速器电源的数字化监控装置，其特征在于，所述装置包括：主控核心板、核心背板、光纤发送板、光纤接收板、高速DAC子板和高速ADC子板；所述主控核心板连接所述核心背板；所述核心背板，分别与所述光纤发送板、所述光纤接收板、所述高速DAC子板和所述高速ADC子板相连接；所述核心控制板，具有与远程控制系统通信连接的网络接口和光纤接口，用于将远程控制系统的电源控制信息通过所述光纤发送板下发至所述粒子加速器电源，并根据所述电源控制信息，产生所述粒子加速器电源充放电操作的触发信号，并通过所述高速DAC子板产生所述粒子加速器电源的预设电压给定信号；所述核心控制板，还通过所述光纤接收板，接收所述粒子加速器电源反馈的状态信息，以及通过所述高速ADC子板采集所述粒子加速器电源的电流信号，并通过所述网络接口反馈给所述远程控制系统；所述核心控制板，还具有与外部定时系统相连接的FMC接口，以接收所述外部定时系统下发的时间信息数据，并基于所述时间信息数据对所述粒子加速器电源进行充放电控制以及状态信息的记录。2.根据权利要求1所述的用于粒子加速器电源的数字化监控装置，其特征在于，所述网络接口为千兆网口，用于供所述核心控制板与所述远程控制系统进行以太网通讯，完成对所述粒子加速器电源的命令下发以及电源状态信息的回传工作。3.根据权利要求2所述的用于粒子加速器电源的数字化监控装置，其特征在于，所述核心控制板基于UDP协议与所述远程控制系统进行通信。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉珍，王晓俊，李继强，上官靖斌，张华剑，高杰，朱芳芳，谭玉莲，吴凤军，高大庆，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：