逐束团三维信息提取软件HOTCAP的实时性能优化

为了研究高能电子加速器储存环中的注入瞬态过程及束流不稳定性问题,上海光源束测组开发了可实现逐束团三维位置和电荷量的精确测量的宽带示波器信号处理软件包HOTCAP。但该软件包未特别针对数据处理速度进行算法和代码执行效率的优化,完成单次测量数据的处理分析所需时间达到数十分钟量级,不能完全满足实时测量的需要。为解决这一问题,对HOTCAP软件包各功能模块进行了运行效率测试及算法优化,优化后单次测量数据处理时间缩短10倍以上,可满足高能电子储存环状态的实时监控与数据在线发布需求。

电子储存环逐束团诊断技术研究进展

相比于目前在电子储存环中广泛应用的逐圈束流诊断技术,逐束团诊断技术能够对每一个束团进行测量与分析,更有助于充分了解束流内部的状态,测量结果更接近真实的物理模型。近年来,束流信号采集设备的发展与信号处理算法的进步为逐束团诊断技术的不断发展奠定了基础。本文简述了逐束团诊断技术的基本原理和架构,简要介绍了国内外主要研究组在此方向上的探索性工作和研究成果,重点介绍了上海光源研究团队的研究路线、目前的研究成果以及在应用技术中的探索,并讨论了后续值得关注的研究方向和发展趋势,为同样致力于束流测量领域的研究者提供有价值的思路。

基于腔式探头的束团到达时间测量算法优化

腔式探头具有高信噪比和高灵敏度的特性,TM_(010)模式下在近轴附近的腔体输出信号与束流横向位置无关,信号幅度与电荷量呈正比,信号相位由束团到达时间决定,因此非常适用于高分辨率的束团到达时间测量。上海硬X射线自由电子激光装置(SHINE)对束团到达时间的测量精度要求非常高,期望运用基于谐振腔的束团到达时间监测系统,可实现在100 pC电荷量下分辨率好于25 fs的技术指标。对于高Q的谐振腔信号,单点采样的信噪比随信号的衰减而降低,因此肯定存在一最佳的信号处理窗口。为分析最佳处理窗口与相关参数的定量关系,采用数值仿真和束流实验相结合的办法来研究这个问题。分析发现,存在最佳数据处理时间窗口,该参数只与信号衰减时间常数有关,而与系统采样率、系统信噪比、系统模拟带宽无关。在最佳数据处理时间窗口条件下,束流到达时间测量不确定性可获得最佳值。

储存环逐束团相位测量系统信号处理算法优化

为了进一步提高相位测量精度,上海光源束测组在原有逐束团相位测量系统基础上,提出了一种新的信号处理方式—相关函数法。此方法无需对原始束流信号进行低通滤波,通过直接在时域对示波器全部采样点进行模式匹配来计算逐束团相位,其优势在于数据处理仅受仪器带宽限制,可以保留更多的高次谐波信号。研究结果表明,新方法可避免低通滤波带来的束团间信号串扰问题,降低信号反射带来的系统测量误差。主成分分析法被用来评估相位测量分辨率,电荷量越大,分辨率越好。束团间精确的相位依赖关系还可用于储存环束流尾场及阻抗的分析。

电子储存环注入过程中补注电荷的三维位置信息提取

电子储存环的注入过程是特殊的瞬态过程,研究补注电荷和储存电荷的三维位置融合过程可在线评估注入器与储存环的匹配度,也可为下一代光源诊断系统的搭建奠定技术基础。目前,上海同步辐射光源束流检测组研发了一套基于纽扣电极拾取信号和高速采集板卡的三维逐束团诊断系统,可精确测量逐束团三维位置。注入过程中补注电荷的三维位置信息可通过电荷加权平均法和比例系数法分别提取。通过对补注电荷横向betatron振荡和纵向同步振荡的分析,可原位提取betatron振荡振幅、同步振荡振幅、初始到达时间、同步振荡阻尼时间等多个动态参数,不需提供特别的机器研究时间,为储存环动力学研究提供了有力工具。

电子储存环同步工作点精确测量和应用

同步工作点的精确测量对于束流纵向动力学研究和束流稳定性提高都有着非常重要的意义。上海同步辐射光源搭建了一套逐束团三维位置诊断系统,可用于实时监测同步工作点。对比传统测量方法,该方法主要关注的是注入瞬态过程,不需要对高频腔压进行调制,在正常供光模式下即可实现同步工作点的高精度测量,不会干扰用户实验;重点观测补注电荷的纵向相位振荡,根据数学模型拟合出多个纵向参数,包括同步工作点。测量结果表明:上海光源同步工作点为0.0073,拟合精度为95%;通过公式计算得到的储存环动量紧缩因子为4×10^(−4)。

基于Labview的虚拟频谱分析仪的设计

文中设计了基于Labview的频谱分析仪,采用频谱分析原理。经过采样,使连续时间信号变为离散时间信号,然后利用Labview的强大的数字信号处理的功能,采样得到的数据进行滤波、加窗、FFT运算处理,得到信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。并具有数字显示、图形绘制,数据储存等功能,实现了幅度谱和相位谱的分析。

畅游秋天

进入秋季,气温下降,树叶飘落,果实成熟,这些变化既贴近幼儿的生活实际,又能引起幼儿的兴趣。为了满足幼儿的求知欲与好奇心,幼儿园大班充分利用秋天时节的特征,开展了以“畅游秋天”为主题的活动,通过引导幼儿观察、操作、游戏、品尝等方式,帮助他们认识季节,感受季节,提升幼儿对周围事物的探索和观察能力。