[發(fā)明專利]一種檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法

有效

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• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104166152A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴龍偉;冷用斌;閻映炳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速器物理束流診斷領(lǐng)域，尤其設(shè)計(jì)一種檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法。

背景技術(shù)

束流測量系統(tǒng)是加速器非常重要的組成部分，它對加速器的機(jī)器研究及正常運(yùn)行都起著至關(guān)重要的作用。其中，束流位置測量系統(tǒng)作為束流診斷中最重要的設(shè)備之一，主要由前端的鈕扣型束流位置探頭和后端的束流位置信號處理器兩部分組成。

如圖1所示，束流位置探頭通常包括真空室以及對稱地設(shè)置在真空室兩側(cè)的四個(gè)電極A、B、C和D。四個(gè)電極在束流通過所述探頭時(shí)輸出感應(yīng)信號，該感應(yīng)信號輸出至束流位置信號處理器后進(jìn)行調(diào)理、采樣和數(shù)字化處理，獲得信號周期等于束流粒子圍繞加速器存儲環(huán)運(yùn)行的回旋周期(即逐圈周期)的逐圈(Turn-by-turn)信號。

束流位置信號處理器在收到外部觸發(fā)信號后開始捕獲感應(yīng)信號。有可知的外部事件發(fā)生時(shí)，如注入粒子(即注束)等，會(huì)提供外觸發(fā)信號；正常運(yùn)行時(shí)通過輸入固定頻率觸發(fā)信號用于數(shù)據(jù)采集。然而，當(dāng)粒子加速器運(yùn)行發(fā)生瞬時(shí)隨機(jī)的異常事件，如掉束、束流頻譜異常等突發(fā)情況時(shí)，外觸發(fā)模式的信號處理器就不能自動(dòng)捕捉異常發(fā)生前后的束流數(shù)據(jù)供研究人員進(jìn)行機(jī)器研究，從而導(dǎo)致丟失有價(jià)值的數(shù)據(jù)。綜上，處理器對外觸發(fā)信號的依賴限制了它在機(jī)器運(yùn)行和研究上的應(yīng)用價(jià)值。

因此，如果處理器能通過內(nèi)部的信號處理算法，捕捉各類有意義事件，包括瞬時(shí)隨機(jī)發(fā)生的運(yùn)行異常事件和可知事件，給出觸發(fā)信號并存儲事件發(fā)生前后的數(shù)據(jù)，將極大提高束流診斷水平和效率，為機(jī)器研究人員提高加速器運(yùn)行性能提供有力幫助。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種可靠、高效的檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，方便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)掉束、束流頻譜異常等突發(fā)情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，包括以下步驟：

1、一種檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，包括以下步驟：

步驟S1，對鈕扣型束流位置探頭的2^N個(gè)電極在束流通過所述探頭時(shí)輸出的電極感應(yīng)信號進(jìn)行信號調(diào)理、采樣和數(shù)字信號處理，以分別獲得所述2^N個(gè)電極各自所對應(yīng)的逐圈信號，所述逐圈信號的周期等于束流粒子在加速器儲存環(huán)中運(yùn)行的逐圈周期，其中，所述鈕扣型束流位置探頭包括一真空室以及分別對稱地設(shè)置在所述真空室兩側(cè)的所述2^N個(gè)電極，其中，N為大于1的自然數(shù)；

步驟S2，依次獲取各周期內(nèi)的所述2^N個(gè)電極所對應(yīng)的所述逐圈信號的和信號；計(jì)算兩個(gè)相鄰周期的所述和信號的差值，并判斷所述差值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，如果達(dá)到所述閾值，則輸出第一觸發(fā)信號；

步驟S3，選擇一對處于對角的所述電極所對應(yīng)的所述逐圈信號進(jìn)行差比和運(yùn)算，以獲得束流位置信息；以及

步驟S4，對所述步驟S3中的所述差比和運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行離散傅里葉運(yùn)算以獲得束流頻譜，并判斷預(yù)定頻率段內(nèi)的所述束流頻譜是否與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)頻譜一致，如果不一致，則輸出第二觸發(fā)信號。

進(jìn)一步地，該自觸發(fā)方法還包括：

步驟S5，存儲所述2^N個(gè)電極在所述第一觸發(fā)信號和/或第二觸發(fā)信號輸出前和輸出后所對應(yīng)的預(yù)定數(shù)量的所述逐圈信號。

進(jìn)一步以，所述步驟S2包括：在計(jì)算兩個(gè)相鄰周期的所述逐圈信號的所述和信號的差值之前，對所述逐圈信號的和信號進(jìn)行低通濾波。

綜上所述，本發(fā)明不僅能夠在發(fā)生頻譜異常事件，例如注束、磁鐵激勵(lì)等已知事件時(shí)自觸發(fā)，而且還能在發(fā)生掉束等瞬時(shí)隨機(jī)異常情況時(shí)自觸發(fā)，從而極大的方便了用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)束流異常情況。此外，通過存儲自觸發(fā)前后的預(yù)定數(shù)量的逐圈信號，還可以為研究人員進(jìn)行機(jī)器研究進(jìn)而提高機(jī)器運(yùn)行性能提供有效的分析數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采用的鈕扣型束流位置探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述。

本發(fā)明，檢測粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，采用束流位置探頭(如圖1所示)以及束流位置信號處理器(未示出)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，該方法包括以下步驟：