[發明專利]中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法

有效

• 申請號: 201310000266.1
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103064039A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張天爵;殷治國;鐘俊晴;呂銀龍;曹磊
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明屬于回旋加速器磁場測量技術，具體涉及一種中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法。

背景技術

中能緊湊型回旋加速器用來引出穩定束流，束流運動需要等時性磁場的約束。為提供等時性磁場，需對加速器進行磁場測量。根據測得數據進行磁場墊補，使磁場滿足束流動力學要求。目前，回旋加速器磁場測量定位方式普遍采用圓周運動角度定位，一圈一圈進行磁場測量，這就需要使用角度編碼器。但是，角度編碼器對外界振動非常敏感，導致定位時間較長，且精度不高，如轉動圈數較多，會浪費大量時間在高精度定位上，使總體測量時間大幅增加。而且長時間測量，磁場會受到環境（溫度、濕度、振動、噪音、空氣氣流等）變化影響，會降低測得數據的準確性。此外，由于磁場分布復雜，梯度變化大，位置的高精度控制顯得非常重要。如果精度不高，差萬分之一，也會導致磁場不滿足束流動力學要求，最終無法調出束流。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，解決中能回旋加速器磁場測量時間長、精度低的問題。

本發明的技術方案如下：一種中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，包括如下步驟：

（1）將安裝有霍爾探頭的轉動臂保持在當前目標角度位置；

（2）通過伺服馬達驅動轉動臂上的霍爾探頭沿磁鐵中心平面的徑向從平面中心位置到最大半徑位置按照固定步距進行徑向運動，在每一個測量點停留并讀取數據；

（3）測完一條徑向上所有位置的測量點后，沿徑向返回平面中心位置；

（4）通過步進馬達驅動轉動臂，在高精度算法控制下精確轉動到下一個目標角度；

（5）重復步驟（1）-（4），直到完成整個磁場的測量。

進一步，如上所述的中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，步驟（2）中在每個測量點停留的時間為2秒，讀取的數據包括：磁場強度值、角度讀數、徑向位置讀數。

進一步，如上所述的中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，步驟（2）中伺服馬達通過拖帶帶動滑動塊，霍爾探頭設在滑動塊上，實現沿轉動臂的直線運動。

進一步，如上所述的中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，步驟（4）中通過步進電機驅動小齒輪，帶動與小齒輪嚙合的大齒輪轉動，從而驅動轉動臂轉動到下一個目標角度。

進一步，如上所述的中能緊湊型回旋加速器磁場測量高精度驅動方法，步驟（4）中所述的高精度算法包括貪心算法與最優算法兩部分，貪心算法中當前線程認為每次運動都是準確無誤的，待本次運動結束后判斷當前位置是否滿足精度要求，如果滿足，則說明本次運動完成，如果不滿足，重新運動，直到滿足當前位置精度要求；最優算法中通過另一線程的系統級高精度定時器，定時檢測當前位置是否滿足位置精度要求，如滿足，則立即停止當前運動；兩個算法的線程相互協作，保證快速達到要求精度。

本發明的有益效果如下：本發明的磁場測量定位采用周向運動與徑向運動結合的方式，整個磁場測量過程中周向只需轉動一圈，以高精度控制算法為依托，每轉動一個角度，進行一次徑向運動，按照設定步距依次測量徑向上各個目標點的磁場值，一次徑向運動位移為磁極半徑長度。當周向轉動一圈后，完成整個磁場測量任務。周向運動采用步進馬達能夠解決周向定位過程中的震蕩及飄移，徑向運動采用伺服馬達可以從硬件上提高測量精度?？刂扑惴ú捎秒p重優化算法是為了從軟件算法上提供高精度支持。本發明所述的高精度驅動方法解決了中能回旋加速器磁場測量時間長、精度低的問題，能夠在較短時間內完成磁場高精度測量工作。

附圖說明

圖1為磁場測量高精度驅動方法原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

圖1示出了本發明一種中能回旋加速器磁場測量高精度驅動方法的示意圖，通過該方法能夠在較短時間內完成磁場高精度測量工作。該方法主要包括以下步驟：

步驟S1，將安裝有霍爾探頭的轉動臂4保持在當前目標角度位置。

霍爾探頭設在轉動臂的滑動塊上，伺服馬達可通過拖帶帶動滑動塊沿轉動臂進行直線運動。

步驟S2，通過伺服馬達驅動轉動臂4上的霍爾探頭沿磁鐵中心平面1的徑向從平面中心位置到最大半徑位置按照固定步距進行徑向運動，在每一個測量點停留并讀取數據。

每個測量點停留的時間為2秒，讀取的數據包括：磁場強度值、角度讀數、徑向位置讀數。徑向運動采用伺服馬達是為了從硬件上提高測量精度。