单次通过型BPM的束流位置的测量方法及系统技术方案

本申请公开了一种单次通过型BPM的束流位置的测量方法及系统。包括以下步骤：获取束流信号；对束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；对多路第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；对多路第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；对第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；对第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；获取束流触发信号，根据束流触发信号对第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；对第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；根据第四数字信号，获取束流位置数据，增加ADC采样点数，提高BPM的测量精度。

The measurement method and system of beam position in single pass BPM

【技术实现步骤摘要】
单次通过型BPM的束流位置的测量方法及系统
本专利技术一般涉及高能物理领域，具体涉及粒子加速器领域，尤其涉及一种单次通过型BPM的束流位置的测量方法及系统。
技术介绍
在粒子加速器领域中，数字BPM(BeamPositionMonitor，束流位置探测器)是进行束流位置测量的关键设备。其系统硬件以完成高分辨率的束流位置测量为目的进行设计，硬件结构主要包括：BPM探头、同轴传输线缆、射频调理电路和数字处理电路等。软件算法则在数字处理电路的FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)芯片内实现，使用的计算机语言为HDL(HardwareDescriptionLanguage，硬件描述语言)语言。目前，直线加速器所用到的直线BPM电子学是由一家斯洛文尼亚的商业公司提供，其直线BPM算法对用户是完全封闭的，公开发表的文献中也找不到其算法具体的设计思路。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够满足测量分辨率的单次通过型BPM的束流位置的测量方法及系统。第一方面，本专利技术的单次通过型BPM的束流位置的测量方法，包括以下步骤：获取束流信号；对所述束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；对多路所述第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；对多路所述第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；对所述第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；对所述第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；获取束流触发信号，根据所述束流触发信号对所述第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；对所述第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；根据所述第四数字信号，获取束流位置数据。第二方面，本专利技术的单次通过型BPM的束流位置的测量系统，包括：信号获取模块：用于获取束流信号；功分模块：用于对所述束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；延迟模块：用于对多路所述第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；合成模块：用于对多路所述第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；第一滤波模块：用于对所述第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；采样模块：用于对所述第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；开窗截取模块：用于获取束流触发信号，根据所述束流触发信号对所述第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；复制拼接模块：用于对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；第二滤波处理：用于对所述第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；处理模块：用于根据所述第四数字信号，获取束流位置数据。根据本申请实施例提供的技术方案，通过对4路BPM信号进行功分、延迟和合成，能够增加ADC采样点数，进而提高BPM的测量精度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的结构示意图；图2为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的BPM探头45度安装的示意图；图3为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的BPM探头45度安装的示意图；图4为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的BPM探头90度安装的示意图；图5为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的信号处理电子学功能示意框图；图6为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量方法的功分、延迟以及合成的示意图；图7为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量方法的复制拼接的示意图；图8为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的结构示意图；图9为现有的束流位置的测量系统的测量结果示意图；图10为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量系统的测量结果示意图；图11为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量方法的数据处理模拟示意图；图12为本专利技术的实施例的单次通过型BPM的束流位置的测量方法的数据处理模拟示意图；图13为图12的部分放大示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本专利技术的其中一个实施例为，请参考图5-8，一种单次通过型BPM的束流位置的测量方法，包括以下步骤：获取束流信号；对束流信号进行功分处理，获得4路第一模拟信号；对多路第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；对多路第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；对第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；对第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；获取束流触发信号，根据束流触发信号对第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；对第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；根据第四数字信号，获取束流位置数据。在本专利技术的实施例中，在直线和环形粒子加速器中，需要精确测量束流在轨道中的位置信息，并利用测量的位置信息对束流的运行轨道进行反馈控制。参考图1，数字BPM是用于测量束流位置信息的探测系统。本实施例的束流位置的测量方法，针对的是束流单次通过型BPM，对于直线加速器部分，某一束流(束团)通过某一固定BPM探测器，均为单次通过测量；对于环形加速器部分，某一束流(束团)通过某一固定BPM探测器，一般(超出2个回旋周期时间内)为多次通过测量。但是，在一个回旋周期内测量时，针对某一束团，为单次通过测量。在电子束团经过数字BPM时，BPM探测器探头的四个电极能够感应出四路幅度不同的模拟信号，也就是四路束流信号。将每一路束流信号均进行功分、延迟以及合成处理，具体的，将每一路束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；将多路第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号，时间差可以但不限于为6ns，以任一路束流信号功分为四路第一模拟信号为例进行详细说明，第一路第一模拟信号延迟0ns，获得第一路第二模拟信号；第二路第一模拟信号延迟6ns，获得第二路第二模拟信号；第三路第一模拟信号延迟12ns，获得第三路第二模拟信号；第四路第一模拟信号延迟18ns，获得第四路第二模拟信号；将多路第二模拟信号合成为第三模拟信号，例如，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取束流信号；/n对所述束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；/n对多路所述第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；/n对多路所述第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；/n对所述第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；/n对所述第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；/n获取束流触发信号，根据所述束流触发信号对所述第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；/n对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；/n对所述第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；/n根据所述第四数字信号，获取束流位置数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取束流信号；
对所述束流信号进行功分处理，获得多路第一模拟信号；
对多路所述第一模拟信号进行等时间差延迟处理，获得多路第二模拟信号；
对多路所述第二模拟信号进行合成处理，获得第三模拟信号；
对所述第三模拟信号进行滤波处理，获得第四模拟信号；
对所述第四模拟信号进行ADC采样处理，获得第一数字信号；
获取束流触发信号，根据所述束流触发信号对所述第一数字信号进行开窗截取，获得第二数字信号；
对第二数字信号进行复制和拼接，获得第三数字信号；
对所述第三数字信号进行滤波处理，获得第四数字信号；
根据所述第四数字信号，获取束流位置数据。


2.根据权利要求1所述的单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，对所述束流信号进行功分处理，获得四路所述第一模拟信号。


3.根据权利要求1所述的单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，所述第二数字信号的复制数量为8～20个。


4.根据权利要求1所述的单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，对所述第三数字信号进行滤波处理，包括，滤除在对所述第二模拟信号进行合成时产生的第一重复频率以及在对所述第二数字信号进行复制时引入的第二重复频率。


5.根据权利要求1所述的单次通过型BPM的束流位置的测量方法，其特征在于，根据所述第四数字信号，获取束流位置数据，包括，根据所述第四数字信号，获取各路所述束流信号的幅度值，根据所述幅度值获取所述束流位置数据。


6.一种单次通过型BPM的束流位置的测量系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶强，随艳峰，曹建社，岳军会，杜垚垚，麻惠洲，杨静，马宇飞，张醒儿，汪林，黄玺洋，卢艳华，魏书军，祝德充，赵颖，何俊，赵晓岩，于令达，赵敬霞，刘芳，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11