嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。

大气恒流采样系统的设计与实现

介绍在新型环境检测仪器 β射线空气质量PM10 自动监测仪中 ,如何利用质量流量控制器实现对大气的恒流采样 ,并着重阐述了如何利用AT89C5 5为核心的单片机结合外围数模 /模数转换芯片 ,从电路和软件上实现这一功能的具体应用方法。

激光雷达高精度跟踪运动目标的方法研究

本文论述了卡尔曼滤波估值理论在激光雷达跟踪系统中的应用方法．首先建立目标和激光雷达测量值的数学模型；然后讨论了跟踪数学模型线性变换方法以及对滤波器精度的影响；在此基础上，提出了激光雷达跟踪运动目标时高精度的跟踪方法．

上海光源数据存档引擎的设计与实现

EPICS是目前国内大型加速器装置普遍采用的分布式控制系统软件平台。Channel Archiver为EPICS自带数据存档工具集,主要用于实现对试验数据的快速存取和检索,作为其核心的Archive Engine,专门负责数据的存档工作。通过对Archive Engine进行的分析,提出其应用于上海光源的不足之处。针对这些不足,结合了最新的XML技术对存档引擎进行了修改,并对修改后的引擎进行了测试。

质子治疗装置动态电源控制系统研发

针对质子治疗装置中主环动态电源多平台能量的引出需求,研制了基于开源平台的高速实时动态电源控制系统,该控制系统以开源平台Beaglebone作为顶层硬件接口,以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制器作为底层硬件接口,采用分布式的实验物理及工业控制系统(EPICS)进行远程控制。该系统可实时传输任意动态电源的输出参考电流波形数据,并结合定时系统与联锁系统,控制动态电源按预设电流波形进行输出,并实现多平台能量的引出。实验结果显示该控制系统能实现每秒最高十万条指令传输,百万次数据传输零误码率。同时,该系统结构灵活、扩展性强,可作为通用控制平台。

差分光学吸收光谱法测量大气污染气体的研究

介绍了差分光学吸收光谱 (DOAS)法测量大气污染气体的基本原理 ,描述了收发一体的DOAS系统的设计以及在同一波段对多种被测气体浓度同时进行反演的数据处理方法 ,并且对周围环境中的SO2 ,O3和NO2 进行了长期监测 ,得到的结果与实际情况相符合。

大气中可吸入粉尘(PM10)β射线法测量的理论与数据处理

本文介绍了应用β射线测量大气中ＰＭ１０含量的原理及用于β射线探测的Ｇ－Ｍ计数管的特性；分析了测量数据统计特征及数据处理的理论基础；提出了构成ＰＭ１０测量系统的方法和相关的数据处理技术．

β射线自动监测大气中PM_(10)含量的设计方案

本文论述了应用 β射线吸收定律测量大气中 PM10 含量的原理 ,分析了 G- M计数管的特性及测量数据的统计特征 ,提出了β射线法在测量大气中 PM10 含量的一种新的实现方法 .

烟道SO_2含量在线监测仪的研制

介绍了利用单片机构成测量烟道SO2浓度的在线监测仪的研制情况。该监测仪采用氘灯作光源，旋转光栅式单色仪进行分光，光电倍增管作探测器，控制系统采用STD总线结构双CPU设计，实现了烟道中SO2含量的实时监测。

上海质子治疗装置动态电源控制系统

上海质子治疗装置是由中国科学院上海应用物理研究所研制的首台全国产化的质子治疗设备。注入器产生不同能量的质子束满足多样化的治疗所需,而对不同能量束流的轨道约束则由加速器主环动态电源和对应磁铁动态电流的调整来实现。为了避免磁场动态改变时磁铁涡流特性变化带来的干扰,在传统静态电源控制基础上,利用PCASpy模块设计了全新符合实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)规范的上层控制系统,通过高速下载预设电流波形和过程控制,基本消除了涡流影响。该控制系统目前已在主环束流调试过程中正常使用。

一个基于EPICS框架的EPU前端反馈系统

插入件是现代光源重要组成设备之一,其质量直接影响上海光源整体性能。由于建造和安装工艺的限制,插入件的磁场会对束流轨道稳定性产生影响。为降低对束流的扰动,在插入件电子束流入口和出口位置增加校正线圈实现自动补偿功能。因此我们设计了基于EPICS的插入件前端反馈系统,经测试,该前馈系统用户界面简洁,反馈控制功能完整可靠,实时性高,提高了束流的稳定性,为试验站稳定供光提供了保证。

基于FPGA和ARM的控制器设计及在快联锁保护系统中的应用

联锁保护系统是上海光源为保护重要设备而设置的控制子系统,快联锁保护系统是其中一部分,其联锁响应时间要小于1ms。本文介绍了一种基于FPGA和ARM的快联锁保护系统的实现方案,该方案利用ARM软件功能强及FPGA逻辑处理灵活和IO资源丰富的特点实现快联锁的功能。本文简要介绍了系统的设计方案和硬件结构,及该控制器的测试结果。

IEEE1588在加速器实时控制系统中的应用研究

时间同步是在分布式控制系统架构下实现加速器实时控制的核心技术之一,针对普通晶振的频率偏差造成IEEE1588同步精度低的问题,本文提出了一种频率动态补偿的算法,使加速器实时控制系统能够实现更高的时间同步精度。本文简要介绍了IEEE1588时间同步的基本原理,设计了频率动态补偿算法模块,并搭建测试平台验证了频率动态补偿算法的可行性和实用性,同时根据频率动态补偿后的测试结果分析了同步周期和FORCE10交换机的延迟抖动对时间同步的影响。

基于EPICS的质子注入器远程控制及监测系统的构建

质子注入器的远程监控是保证质子治疗装置提供稳定束流输出的重要手段。为实现上海质子治疗示范装置的远程监控及装置的整体调试,本文利用质子注入器技术文档给出的网络通信协议,在Linux环境下,采用Python程序开发了质子注入器远程控制系统。该程序实现了质子注入器远程控制系统到为调试质子治疗装置而自行开发的基于实验物理和工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的控制系统内的接入。该远程控制及监测系统为质子治疗装置的智能远程整体调试及在线监控提供了软件基础。

束中放疗加速器多叶光栅控制系统设计

多叶光栅是现代医用加速器的重要组成部分之一,其控制系统的稳定性和精确度直接影响手术中病人的生命安全。但目前国内的多叶光栅无论在稳定性还是在精确度上仍与世界先进水平相差甚远。为满足国内一台术中治疗加速器的研发需要,我们在传统多叶光栅控制基础上,利用可编程片上系统(System-on-aProgrammable-Chip,SOPC)技术对多叶光栅控制系统进行了软硬件重构,通过增加功能模块和改善电磁辐射防护等手段,研制了符合术中治疗加速器功能需求和机械安装尺寸的基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)芯片的全新控制系统。经测试,该控制系统功能完善,双路位置反馈可靠性高,测试结果满足国家现行对于多叶光栅系统性能要求,为术中治疗加速器的研制提供了可靠保证。