[發明專利]回旋加速器小間隙全自動磁場測量自動控制裝置和方法

有效

• 申請號: 201911026266.2
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110780242B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 黃鵬;曹磊;關鐳鐳;崔濤;李明;安世忠;侯世剛
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/07
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 卓凡

1.一種回旋加速器小間隙全自動磁場測量自動控制裝置，其特征在于：包括磁極內小間隙全方位測量裝置、磁極外全方位自動控制裝置；所述磁極內小間隙全方位測量裝置通過驅動繩以及中心軸與磁極外全方位自動控制裝置相連接；所述磁極內小間隙全方位測量裝置包括徑向磁場測量裝置、角向磁場測量裝置；所述磁極外全方位自動控制裝置實現磁極內小間隙的徑向磁場測量自動控制、以及實現磁極內小間隙的角向磁場測量自動控制、以及實現從徑向磁場測量自動控制到角向磁場測量自動控制的隨機切換；所述小間隙高度小于常規光柵尺厚度，該常規光柵尺用于在磁極之間進行徑向磁場測量和角向磁場測量；

所述磁極外全方位自動控制裝置包括與霍爾探頭連接的磁場讀取裝置、接收磁場讀取裝置數據的上位計算機、與上位計算機雙向通訊的運動控制裝置、由運動控制裝置控制的角向轉臺驅動裝置以及徑向繩輪驅動裝置；

所述上位計算機包括一套全自動磁場測量操作軟件，該軟件能夠實現霍爾探頭的定位及磁場數據的讀取和顯示，軟件操作界面包含磁場自動測量按鍵，用鼠標點擊該按鍵后，通過上位機軟件控制程序實現角向和徑向定位的閉環定位的運動控制以及磁場測量數據的自動讀取、與自動存儲；

所述上位機軟件控制程序包括中央控制模塊、磁場數據自動讀取模塊、磁場數據自動保存模塊、角向定位控制模塊、徑向定位控制模塊；

上位機的中央控制模塊通過徑向定位控制模塊向運動控制裝置發出指令，運動控制裝置根據指令控制徑向步進電機，徑向步進電機通過傳動裝置進一步控制驅動繩，驅動繩帶動霍爾探頭支架在測量臂上徑向步進運動；

所述全自動磁場測量自動控制裝置采用間接測量驅動繩移動長度的方法代替了光柵尺讀數頭直接讀取移動長度的方法：通過徑向測量的標定方法、通過在測量臂上安裝驅動繩、徑向步進電機帶動驅動繩、運動控制裝置控制徑向步進單機、上位機給運動控制裝置發送指令，通過以上一系列動作的組合和各個部件之間的相互支持和依賴，最終用驅動繩代替了光柵尺、以及代替了手工推塊的測量方法。

2.根據權利要求1所述一種回旋加速器小間隙全自動磁場測量自動控制裝置，其特征在于：所述磁極內小間隙全方位測量裝置包括水平布設在磁極之間的小間隙內的環形支撐軌道、布設在沿環形支撐軌道直徑兩端的測量臂、測量臂徑向開有凹槽，槽內中心位置和大半徑位置各安裝一個正負限位開關，用來限制霍爾探頭在測量臂上的運動行程，限位開關采用NPN型光電開關；所述測量臂上還布設有用于帶動霍爾探頭支架做徑向往復運動的驅動繩；所述的霍爾探頭支架包括承載霍爾探頭的滑塊以及與滑塊固定連接的霍爾探頭。

3.根據權利要求1所述一種回旋加速器小間隙全自動磁場測量自動控制裝置，其特征在于：所述磁場讀取裝置包括用于讀取磁場數據的特斯拉計、用于給特斯拉計供電的隔離變壓器、用于防止特斯拉計和上位機進行數據通信時信號干擾的RS232/多模光纖轉換器；所述的特斯拉計連接霍爾探頭即可實現磁場數據及探頭處溫度值的實時讀取和顯示，并可通過與上位計算機的串口通訊實現磁場數據的實時共享；所述隔離變壓器的輸出端與輸入端是完全“斷路”隔離的，對變壓器的輸入端起到了一個良好的過濾作用，從而給用電設備提供了純凈的電源電壓；為解決特斯拉計與上位計算機通訊的電磁干擾、地線環路干擾和雷電破壞問題，兩者通過RS232/多模光纖轉換器采用光纖通信。

4.根據權利要求1所述一種回旋加速器小間隙全自動磁場測量自動控制裝置，其特征在于：運動控制器，通過兩個軸控接口分別連接徑向、角向步進電機的兩個驅動器，并分別接收徑向編碼器和角向圓光柵反饋的霍爾探頭的徑向移動信息和角向移動信息；所述運動控制器通過向徑向、角向步進電機驅動器發送脈沖信號及方向信號控制徑向、角向步進電機運動；所述角向圓光柵及徑向編碼器反饋的位置信息通過運動控制器進行讀取再傳送給上位機進行半閉環控制；所述測量臂上的正負限位開關觸發信號也通過運動控制器的通用數字IO信號接口接入控制系統，進而對滑塊行程進行限制。