[發明專利]多線程雙探頭超導回旋加速器高精度磁場的測量控制方法

有效

• 申請號: 201810807744.2
• 申請日: 2018-07-21
• 公開（公告）號: CN110736943B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 曹磊;李明;張天爵;呂銀龍
• 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;G01R33/02
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 曹曉斐

本發明公開了多線程雙探頭超導回旋加速器高精度磁場的測量控制方法,采用的設備包括感應線圈探頭、直線光柵尺、信號復用器、運動控制器、積分器和計算機，感應線圈探頭和光柵尺讀數頭沿加速器徑向向前運動，光柵尺輸出方波經信號復用器調制出同樣的方波A信號和B信號，分別傳輸給積分器和運動控制器，通過計算機同時實現兩組探頭測量時的徑向精確定位,采用多線程技術實現雙探頭在飛行模式下的同步并行測量，大大減少磁場測量時間，保證超導回旋加速器磁場測量數據的精度以及準確性，從而提高加速器整體的可靠性。

技術領域

本發明屬于回旋加速器磁場測量領域，具體涉及多線程雙探頭超導回旋加速器高精度磁場的測量控制方法。

背景技術

超導回旋加速器用來加速引出穩定束流，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。

霍爾效應法和磁通量法是加速器中常用的兩種磁場測量方法，前者主要適用于測量2T以內精度不高于10^-4的情況，市面上有較成熟的霍爾探頭產品；而后者磁場測量范圍廣，理論上測量精度最高可達10^-5。在中能常溫回旋加速器的磁場測量中，由于場強低，普遍采用單一霍爾效應探頭的磁場測量方法。此外，由于常溫回旋加速器磁場的穩定性相對較好，可以允許的測量時間較長，徑向往往采用逐點測量的方式，一次磁場測量的時間往往需要8-20個小時。超導回旋加速器的磁場相比普通加速器磁場更強，梯度變化更大，磁鐵磁飽和性能隨溫度波動，更快、更高精度和更高準確率的磁場測量顯得非常重要。目前國際上的超導回旋加速主要采用磁通量法進行磁場測量，由于需要引入感應線圈探頭和積分器等多種設備，對機械和控制等的專業性要求較高，容易引入系統誤差，該問題有待解決。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供了多線程雙探頭超導回旋加速器高精度磁場的測量控制方法，其具有保證超導回旋加速器磁場測量數據的精度和準確度提高加速器整體的可靠性的優勢。

本發明的技術方案如下：多線程雙探頭超導回旋加速器高精度磁場的測量控制方法，采用的設備包括感應線圈探頭、直線光柵尺、信號復用器、運動控制器、積分器和計算機，其中感應線圈探頭和直線光柵尺的讀數頭沿加速器徑向運動，直線光柵尺輸出方波經信號復用器調制出同樣的方波A信號和B信號，分別傳輸給積分器和運動控制器，采用雙探頭作為測量傳感器，通過計算機同時對兩組探頭測量時的徑向進行精確定位，其中雙探頭是采用霍爾效應原理的霍爾探頭和感應原理的感應線圈探頭。

已知加速器徑向磁場測量的起點半徑為R_S、終點半徑為R_E、測量間隔為?R，測量過程包括如下步驟：

（1）將感應線圈探頭移動到R_S-1cm位置；

（2）探頭保持不動，配置積分器為時間觸發模式，積分時間為T，啟動積分，獲得磁通量Φ，計算積分器線性漂移L_off=Φ/(S*T)，其中S為感應線圈的面積；

（3）再次配置積分器為編碼器觸發模式，設置積分起點半徑為R_S、終點半徑為R_E、測量間隔為?R；

（4）啟動線程1和線程2；線程1基于信號復用器輸出的A信號和霍爾探頭獲得霍爾效應法測得的磁場（r，B1），線程2基于信號復用器輸出的B信號和感應線圈探頭獲得磁通量法測得的磁場（r，B2）。

（5）數據存儲和分析。

通過采用上述技術方案，采用多線程技術，實現霍爾和感應線圈雙探頭在飛行模式下的磁場測量數據同步獲取，大大減少磁場測量時間，兩種不同原理獲得的磁場數據可相互驗證，保證超導回旋加速器磁場測量數據的精度和準確度，提高加速器整體的可靠性。

進一步地，線程1具體過程如下：