一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法及系统，该方法包括：对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；根据四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；利用四个条带电极感应信号之间的关系式构建拟合函数；利用拟合函数对轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算轴对称型条带BPM的电极增益因子；该标定方法采用对数比法计算的束流位置灵敏度和横向四极信号灵敏度更大，且给出的拟合函数更加简单可靠，使电极增益因子的标定更加简单准确。

Calibration method and system for gain factor of axial symmetrical strip BPM electrode

The invention discloses a type of symmetry axis BPM band electrode gain factor calibration method and system, the method includes: Modeling and Simulation of calibration of axial symmetry type BPM band, recording the axial symmetry type BPM band corresponding to the four strip electrode signal data; according to the four strip electrode signal the data, using the formula of logarithmic ratio method to establish an axial symmetry type between BPM band four band electrode signal; constructing the fitting function using the relationship between the four strip electrode signal; using the fitting function of the axial symmetry type BPM band off-line calibration data, the fitting optimization algorithm calculation of axial symmetry type BPM band electrode gain factor; the calibration method is used to calculate the logarithm of the ratio of beam position sensitivity and transverse quadrupole signal sensitivity is larger, and the fitting function is more simple The calibration of electrode gain factor is more simple and accurate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及带电粒子加速器领域，特别涉及一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法及系统。
技术介绍
轴对称型条带束流位置检测器的四个探测电极由于机械加工误差和安装误差会导致对束流的响应存在一定的不一致性，即四个电极的增益因子不全是1。若未对束流位置检测器(BeamPositionMonitor，简称BPM)的电极增益因子进行标定修正，通过BPM测量的束流位置会与真实的束流位置有偏差，束流水平位置和垂直位置会相互耦合。因此，为了得到更准确的束流位置结果，需要对BPM的电极增益因子进行标定。目前如图1所示的镜像对称型ButtonBPM电极增益因子的标定是根据四个电极镜像对称原理得到四个电极感应信号间的关系式，进而建立拟合函数，最终计算镜像对称型ButtonBPM电极的增益因子。现有技术中轴对称型条带BPM(正交对称型条带BPM是轴对称型条带BPM的一种特殊情况)的电极增益因子的标定是根据差比和法计算得到的束流横向四极信号与束流位置之间的关系建立四个条带电极感应信号间的关系式，在该关系式的基础上建立拟合函数，根据该拟合函数最终计算轴对称型条带BPM电极的增益因子。但是采用差比和法计算得到的束流位置灵敏度和横向四极信号灵敏度小，且拟合公式复杂，导致电极增益因子的标定过程复杂且不准确。因此，如何提高轴对称型条带BPM电极增益因子标定的准确性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法及系统，采用对数比法计算的束流位置灵敏度和横向四极信号灵敏度更大，且给出的拟合函数更加简单可靠，使电极增益因子的标定更加简单准确。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法，所述标定方法包括：对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数；利用所述拟合函数对所述轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子。可选的，对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据，包括：根据边界元法对轴对称型条带BPM进行建模；利用点电荷对所述轴对称型条带BPM进行模拟标定；保存所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据。可选的，根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式，包括：根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法计算所述轴对称型条带BPM束流位置及所述束流位置对应的灵敏度、束流横向四极信号及所述束流横向四极信号对应的灵敏度，并确定所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系；根据所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系，确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式。可选的，根据所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系，确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式，包括：根据所述束流位置与所述束流横向四极信号Qln之间的关系确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式为：其中，SQ,ln为束流横向四极信号对应的灵敏度，x0为束流水平方向位置，y0为束流垂直方向位置，Q0,ln为轴对称型条带BPM的水平电极间距与垂直电极间距不相等产生的直流分量，Sx,ln为束流水平方向位置对应的灵敏度，Sy,ln为束流垂直方向位置对应的灵敏度，VR、VL、VT、VB为四个条带电极感应信号数据。可选的，利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数，包括：利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数χ2为：其中，gR、gL、gT、gB为轴对称型条带BPM的电极增益因子，c为对SQ,ln的修正，为第i次测量得到的电极信号，当χ2有最小值时，gR、gL、gT、gB及c为最佳拟合值。可选的，采用优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子，包括：采用麦夸特法或通用全局优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子。可选的，离线标定数据的获取过程包括：利用拉丝法对所述轴对称型条带BPM进行离线标定，获取离线标定数据。本专利技术还提供一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定系统，包括：初始数据获取模块，用于对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；对数比法模块，用于根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；拟合函数构建模块，用于利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数；电极增益因子标定模块，用于利用所述拟合函数对所述轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子。可选的，所述对数比法模块包括：构建单元，用于根据所述束流位置与所述束流横向四极信号Qln之间的关系确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式为：其中，Qln为束流横向四极信号，SQ,ln为束流横向四极信号对应的灵敏度，x0为束流水平方向位置，y0为束流垂直方向位置，Q0,ln为轴对称型条带BPM的水平电极间距与垂直电极间距不相等产生的直流分量，Sx,ln为束流水平方向位置对应的灵敏度，Sy,ln为束流垂直方向位置对应的灵敏度，VR、VL、VT、VB为四个条带电极感应信号数据。可选的，所述拟合函数构建模块具体为利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数χ2的模块；其中，χ2具体为：其中，gR、gL、gT、gB为轴对称型条带BPM的电极增益因子，c为对SQ,ln的修正，为第i次测量得到的电极信号，当χ2有最小值时，gR、gL、gT、gB及c为最佳拟合值。本专利技术所提供的一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法，包括：对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；根据四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；利用四个条带电极感应信号之间的关系式构建拟合函数；利用拟合函数对轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算轴对称型条带BPM的电极增益因子；可见，该标定方法利用对数比法计算束流位置灵敏度和横向四极信号灵敏度更加准确，且利用对数比法最终得到的拟合函数更加简单可靠，使电极增益因子的标定更加简单准确，本专利技术还提供一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定系统，具有上述有益效果，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的轴对称型条带BPM的电极布局示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数；利用所述拟合函数对所述轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子。

【技术特征摘要】
1.一种轴对称型条带BPM电极增益因子的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据；根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式；利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数；利用所述拟合函数对所述轴对称型条带BPM的离线标定数据进行处理，采用优化算法拟合计算所述轴对称型条带BPM的电极增益因子。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，对轴对称型条带BPM进行建模并模拟标定，记录所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据，包括：根据边界元法对轴对称型条带BPM进行建模；利用点电荷对所述轴对称型条带BPM进行模拟标定；保存所述轴对称型条带BPM对应的四个条带电极感应信号数据。3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法建立所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式，包括：根据所述四个条带电极感应信号数据，采用对数比法计算所述轴对称型条带BPM束流位置及所述束流位置对应的灵敏度、束流横向四极信号及所述束流横向四极信号对应的灵敏度，并确定所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系；根据所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系，确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式。4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，根据所述束流位置与所述束流横向四极信号之间的关系，确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式，包括：根据所述束流位置与所述束流横向四极信号Qln之间的关系确定所述轴对称型条带BPM的四个条带电极感应信号之间的关系式为：(lnVR+lnVL-lnVT-lnVB)-Q0,ln=SQ,ln[(1Sx,lnlnVRVL)2-(1Sy,lnlnVTVB)2];]]>其中，SQ,ln为束流横向四极信号对应的灵敏度，x0为束流水平方向位置，y0为束流垂直方向位置，Q0,ln为轴对称型条带BPM的水平电极间距与垂直电极间距不相等产生的直流分量，Sx,ln为束流水平方向位置对应的灵敏度，Sy,ln为束流垂直方向位置对应的灵敏度，VR、VL、VT、VB为四个条带电极感应信号数据。5.根据权利要求4所述的标定方法，其特征在于，利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数，包括：利用所述四个条带电极感应信号之间的关系式，构建拟合函数χ2为：χ2=Σi=1n[ln(gRVRi)+ln(gLVLi)-ln(gTVTi)-ln(gBVBi)-Q0,ln]-c·SQ,ln·[(1Sx,lnlngRVRigLVLi)2-(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴芳芳，杨永良，孙葆根，卢平，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34