合肥光源逐圈测量系统试验结果及其在注入调试中的应用(英文)

介绍了合肥光源(HLS)逐圈束流位置测量系统在升级后的注入系统联调中的作用。该逐圈测量系统信号处理器采用对数比电路,数据获取采用NI5102ADC。为了保证长达2s数据获取,采样数据通过突发的DMA方式实时写入工控机的系统内存。注入Kicker用作为激励束流,以便监测衰减率和研究β振荡。

逐圈测量系统定标和新近实验结果

主要介绍了合肥光源储存环上,正在应用和改进中的逐圈测量系统的定标和灵敏度;比较和分析了利用该系统获得的储存环200MeV和800MeVdamping时间测量结果;在环注入调试中发现了束流积累限制的原因。它不仅可测到储存环的damping时间、beta振荡幅度和工作点瞬时变化,而且是研究抑制环的束流不稳定性和提高注入积累效率的重要测量手段。系统使用对数比电路完成位置信号处理,具有宽的动态范围和带宽以及好的线性度和稳定的运行性能,而且造价低廉,易实现。

数字锁相检测在合肥光源逐圈测量系统的应用

从其原理出发,分析了数字锁相检测在逐圈束流位置测量系统中用于束流振荡阻尼率(增长率)计算的可行性,并在Matlab中对其进行了仿真计算。将该方法应用到合肥光源逐圈测量系统中,进行了Beta振荡的增长和阻尼时间的计算,结果显示振荡增长时间约为0.26ms,阻尼时间为1.2ms(反馈系统调试时)。仿真和实验结果都表明,数字锁相检测可以有效用于逐圈测量系统中阻尼率的计算。

不同水辅助方法对高温合金飞秒激光逐层逐圈切孔质量的影响

主要研究了水基和水膜辅助这两种不同水辅助方式对飞秒激光高温合金逐层逐圈切孔质量的影响,对比分析了不同水辅助方式下激光脉冲重复频率变化对微孔出入口孔径、锥度、内壁形貌和内壁粗糙度的影响。实验结果表明:水基和水膜辅助均可以改善飞秒激光制造微孔的质量,微孔锥度减小,微孔内壁粗糙度减小,且水基辅助的改善效果更明显。当激光脉冲能量为80μJ,脉冲重复频率在100kHz左右时,水基辅助飞秒激光制孔可以获得较好的孔内壁质量,同时相比于空气中孔的锥度减少18.04%。随着激光脉冲重复频率的增加,两种水辅助条件下微孔的出入口孔径和锥度均先减小后增大,其中水基辅助下的微孔内壁粗糙度数值变化不大,水膜辅助下微孔内壁粗糙度数值不断增加。实验结果为优化水辅助飞秒激光制孔工艺提供了参考。

合肥光源逐圈束流位置监测系统中的定时系统

定时系统是合肥光源逐圈束流位置监测和相空间测量系统中的重要组成部分,其主要目的是为数据采集卡提供与环内电子束团同步的时钟信号。该系统包含高速ECL时钟成形、分频电路、程控延时电路、控制模块等部分。可实现延时范围0～220ns,最小延时步距0.5ns,调整精度0.1ns,时钟抖动小于200ps。系统控制软件基于客户/服务器结构,操作灵活、方便。

逐圈测量系统在合肥光源数字反馈调试中的应用

使用逐圈测量系统作为观测手段,通过对逐圈测量系统采集所得数据进行分析,判断了数字反馈系统调试过程中的反馈效果。在改变六极铁电流以逐步改变储存环的色品值的过程中,通过逐圈测量系统观察了束流不稳定性,计算得到振荡增长时间和阻尼时间分别为0.258 ms和1.172 ms。并测量和计算了工作点、相空间等束流特性参数,分析了束流靠近和穿越5/9共振线的完整过程。

NSRL逐圈束流位置监测系统

本文介绍了合肥同步辐射实验室逐圈束流位置测量系统的设计思想和实现方法。该系统用于判定二期工程升级后的注入系统的注入效率和衰减率,研究Beta振荡和轨迹瞬时变化以及其它束流动力学问题如工作点变化等方面的研究。文中介绍了使用宽带对数比电路对电极感应信号进行处理从而获得束流瞬时位置信息的信号处理方法。分析了监测系统对数据获取和定时系统的要求并详细地介绍了它们各自的实现方案。

合肥光源逐圈测量系统定标及其应用

介绍合肥光源 (HLS)逐圈测量系统和工作在 4 0 8MHz的对数比率电子学处理系统的原理和性能 .利用逐圈测量系统可以测量HLS储存环的Damping率、注入效率、Beta振荡、v值瞬时变化等 ,以此研究束流不稳定性 ,为机器稳定高性能运行提供了一个强有力的测试手段 .在系统的设计中 ,选择了新近受到广泛重视的对数比电路完成位置信号处理 .它不仅具有宽的动态范围和带宽以及好的线性度 ,而且造价低廉易实现 .本文重点介绍了HLS逐圈测量系统的在线定标、灵敏度和它在升级后新注入调试中的重要应用 .实践证明 ,该系统对新注入系统的调整是相当有用的 .它是开展储存环的非线性动力学研究 ,观察动力学孔径不可缺少的设备 .

束流逐圈位置测量在BEPC储存环上的初步应用

介绍了利用合肥同步辐射光源(HLS)的逐束团位置测量系统在北京正负电子对撞机(BEPC)上进行的逐圈位置测量实验．在不同条件下对束流进行逐圈位置测量,得到束流的相运动图像并观测了阻尼效应．利用基频数值分析(NAFF)方法对逐圈位置数据分析得到高精度的柬流频谱,可以由此研究各种效应引起的工作点漂移．实验中观测到特定工作点下由色品校正六极子引起的束流共振现象,并对此作了合理解释．

数字束流位置信号处理算法优化

在已有束流位置信号下变频算法的设计与实现的基础上,优化了算法时序,设计实现了数字自动增益控制、慢应用信号处理等模块功能,能获得逐圈、快应用及闭轨数据。上海光源储存环上的束流测试结果显示,处理器可正确获取包含束流真实运动的多速率位置数据。在174mA储存环流强、500个束团的填充模式时,逐圈位置数据分辨力达到0.84μm,快应用位置数据分辨力达到0.44μm,闭轨位置数据分辨力达到0.23μm,性能满足设计要求。

基于对数比电路的HLS turn-by-turn系统

较详细地介绍了合肥光源逐圈束流位置测量 (turn- by- turn)系统设计思想和理论分析。该系统是为了判定二期工程升级后的注入系统的注入效率和 Damping率 ,研究 Beta振荡和轨迹瞬时变化以及其他束流动力学问题如工作点变化等的研究而研制。选择了新近受到广泛重视的对数比电路服务束流瞬时位置信号的处理。利用工作在 2 0 4MHz的对数比电路完成被激励束的 turn- by- turn位置测量和相空间检测。给出了该系统各部分性能和理论分析结果 ,介绍了快速多通道 ADC在该系统的数据获取中的应用。

数字BPM信号处理算法研究

束流位置检测器(BPM)系统是加速器监测系统的重要组成部分,其中涉及的信号处理算法是该系统的关键,因而该算法的研究对研制数字BPM系统有极其重要的意义。本文采用GE公司开发的商业数字信号处理板ICS-1554A-002,采集实验室信号发生器和储存环原始的A、C两路数据,基于软件无线电原理,利用Matlab对数据进行离线分析。重点设计并讨论了获取逐圈(TBT)束流位置信号的三种数字信号处理算法:多级滤波抽取算法、单级抽取算法,以及应用快速傅里叶变换(FFT)算法。对各算法的原理、结果及优劣进行了分析,找到性能及FPGA实现都较好的信号处理方法。

合肥光源相空间测量

介绍了在合肥光源(HLS)上的相空间测量系统和测量结果,同时进行了工作点(Tune值)的计算。研究了电子储存环上三种相空间测量和计算方法:双位置单圈法、单位置双圈法和单位置单圈法。通过对仿真数据的计算和比较,论证了这三种方法的正确性和可行性,并分析了这三种方法的适用条件和在不同条件下的优缺点,为合肥光源的相空间测量提供了新的设计思路。

基于EPICS的CSRe束流诊断控制系统升级

兰州重离子加速器(HIRFL)冷却存储环的实验环(CSRe)提供高品质的束流用于高精度的质量测量、原子物理等实验研究,实现束流参数的准确测量是进行物理实验的前提保障。目前,CSRe加速器控制系统已升级为EPICS架构。介绍了基于EPICS的束流诊断控制系统现状,并利用升级后的控制系统测量了束流相关参数。其中,束流位置系统能够测量注入束流的逐圈位置信息,测量结果发现束流在注入过程中存在一定程度的震荡,影响注入效率。流强测量系统通过高分辨的数据采集卡实现对DCCT信号的精确测量,同时增加了D事例触发功能。升级后的控制系统,可以实现束流参数的测量,并集成于加速器控制系统的EPICS CSS界面。

对数比电路原理与低频工作点反馈系统(英文)

在合肥光源注入系统升级改造后,尝试了几种方法来改进机器注入束流稳定性。研制了用于抑制注入过程残余β振荡的水平和垂直方向的工作点振荡抑制模块,尝试了包括逐圈测量和锁相环原理来激励和稳定束流等方法来跟踪工作点变化。详细分析了基于对数比原理的逐圈测量系统,包括单束团和多束团模式,证明在多束团模式下逐圈测量的可行性和意义,更新了数据采集和可远程控制的软件集成环境。

储存环中快速束团横向尺寸检测器的设计

一种利用可见光的快速束团横向尺寸检测器(Fast Beam Transverse Profile Monitor,FBPM)正在研制过程中,并用于测量快速束流位置和尺寸,该装置将应用到升级改造完成后的合肥光源。FBPM基于日本滨松公司生产的多阳极光电倍增管(Multi-Anode Photo-Multiplier Tube,MAPMT)R5900U-00-L16,它每个通道拥有的有效感光区域为0.8 mm?16 mm,典型上升时间为0.6 ns,因此拥有足够的空间分辨率和时间分辨率。本文介绍了同步光成像系统,设计了低噪声宽带前置放大器,基于光电倍增管4个相邻通道设计了对数处理算法。离线测试结果表明,透镜焦距的测量误差小于?1 mm,放大器带宽达到420 MHz,4个通道相对参考通道2的增益偏差小于0.2 d B,4通道峰值信号偏差不超过2%。

基于BEPCⅡ数据的数字束流位置测量器算法离线分析

介绍了数字BPM算法的原理和架构,并基于高能物理研究所自制的数字BPM硬件平台获取了BEPCⅡ束流流强为600 m A条件下的ADC采样数据。然后在MATLAB环境中设计了NCO模块、CIC滤波器、FIR滤波器以及BEPCⅡ束流逐圈位置数据计算模块,并给出了各模块的具体设计参数。最后通过实际ADC数据对各算法模块进行检验,给出了各模块处理后的频域分析结果,并得到了实际束流下水平方向和垂直方向上的逐圈位置分辨率分别为4. 55μm和4. 28μm,为FPGA在线算法的实现与优化提供了可靠的理论依据。

一种实现远程计算机控制的定时系统的研制

介绍了一种基于Client/Server网络通讯结构和RS232串行通信协议的远程计算机控制系统。该控制系统用于国家同步辐射实验室逐圈束流位置测量(Turn-by-Turn)系统的定时系统中。

Halin图的一个点强全染色法

针对Halin图的点强全染色问题,提出一个有效的染色法———逐圈着色法,而且方法给出的方案也是最优的,即用最少的颜色完成Halin图的点强全染色.同时还确定了最大顶点度是3的Halin图的点强全色数的上下界,即上界为6,下界为5.