一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，包括：步驟S1.對(duì)鈕扣型束流位置探頭的2N個(gè)電極的電極感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、采樣和數(shù)字信號(hào)處理，以獲得逐圈信號(hào)；步驟S2.獲取各周期內(nèi)的逐圈信號(hào)的和信號(hào)；計(jì)算相鄰周期的和信號(hào)的差值，并判斷該差值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，達(dá)到則輸出第一觸發(fā)信號(hào)；步驟S3.選擇對(duì)角電極的逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算；步驟S4.對(duì)差比和結(jié)果進(jìn)行離散傅里葉運(yùn)算以獲得束流頻譜，判斷預(yù)定頻率段內(nèi)的束流頻譜是否與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻譜一致，不一致則輸出第二觸發(fā)信號(hào)。本發(fā)明在不需外部觸發(fā)信號(hào)的情況下，能夠準(zhǔn)確及時(shí)地檢測(cè)到已知事件和瞬時(shí)隨機(jī)異常事件，并提供相應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)，極大提高了數(shù)據(jù)采集效率和智能化水平。
【專利說明】一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]束流測(cè)量系統(tǒng)是加速器非常重要的組成部分，它對(duì)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(cè)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(hào)處理器兩部分組成。
[0003]如圖1所示，束流位置探頭通常包括真空室以及對(duì)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(hào)，該感應(yīng)信號(hào)輸出至束流位置信號(hào)處理器后進(jìn)行調(diào)理、采樣和數(shù)字化處理，獲得信號(hào)周期等于束流粒子圍繞加速器存儲(chǔ)環(huán)運(yùn)行的回旋周期(即逐圈周期)的逐圈(Turn-by-turn)信號(hào)。
[0004]束流位置信號(hào)處理器在收到外部觸發(fā)信號(hào)后開始捕獲感應(yīng)信號(hào)。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(hào)；正常運(yùn)行時(shí)通過輸入固定頻率觸發(fā)信號(hào)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(hào)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(duì)外觸發(fā)信號(hào)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。
[0005]因此，如果處理器能通過內(nèi)部的信號(hào)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(hào)并存儲(chǔ)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】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種可靠、高效的檢測(cè)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。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，包括以下步驟:
[0009]1、一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，包括以下步驟:
[0010]步驟SI，對(duì)鈕扣型束流位置探頭的2"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(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、采樣和數(shù)字信號(hào)處理，以分別獲得所述2N個(gè)電極各自所對(duì)應(yīng)的逐圈信號(hào)，所述逐圈信號(hào)的周期等于束流粒子在加速器儲(chǔ)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(duì)稱地設(shè)置在所述真空室兩側(cè)的所述2Nf電極，其中，N為大于I的自然數(shù)；
[0011]步驟S2，依次獲取各周期內(nèi)的所述2N個(gè)電極所對(duì)應(yīng)的所述逐圈信號(hào)的和信號(hào)；計(jì)算兩個(gè)相鄰周期的所述和信號(hào)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(hào)；
[0012]步驟S3，選擇一對(duì)處于對(duì)角的所述電極所對(duì)應(yīng)的所述逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算，以獲得束流位置信息；以及
[0013]步驟S4，對(duì)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(hào)。
[0014]進(jìn)一步地，該自觸發(fā)方法還包括:
[0015]步驟S5，存儲(chǔ)所述2Nf電極在所述第一觸發(fā)信號(hào)和/或第二觸發(fā)信號(hào)輸出前和輸出后所對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)量的所述逐圈信號(hào)。
[0016]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(hào)的所述和信號(hào)的差值之前，對(duì)所述逐圈信號(hào)的和信號(hào)進(jìn)行低通濾波。
[0017]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(chǔ)自觸發(fā)前后的預(yù)定數(shù)量的逐圈信號(hào)，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)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]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；
[0019]圖2是本發(fā)明檢測(cè)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】
[0020]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。
[0021]本發(fā)明，檢測(cè)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(hào)處理器(未示出)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，該方法包括以下步驟:
[0022]步驟SI，當(dāng)束流通過探頭時(shí)，四個(gè)電極A、B、C和D分別輸出相應(yīng)的電極感應(yīng)信號(hào)至束流位置信號(hào)處理器，通過束流位置信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、采樣和數(shù)字信號(hào)處理后，分別獲得各電極所對(duì)應(yīng)的逐圈信號(hào)，逐圈信號(hào)即是指周期等于束流粒子在加束器儲(chǔ)存環(huán)中運(yùn)行的逐圈周期的信號(hào)；
[0023]步驟S2，依次獲取各逐圈周期內(nèi)的四個(gè)電極各自所對(duì)應(yīng)的逐圈信號(hào)的和信號(hào)，并對(duì)各和信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以避免高頻噪聲信號(hào)引起誤觸發(fā)；然后計(jì)算兩個(gè)相鄰周期的和信號(hào)的差值，并判斷該差值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，如果達(dá)到閾值，則輸出第一觸發(fā)信號(hào)，即，當(dāng)和信號(hào)的減小量突然達(dá)到一定閾值時(shí)，說明有掉束事件發(fā)生，則向上層用戶發(fā)出第一觸發(fā)信號(hào)以提示掉束異常。
[0024]步驟S3，通過束流位置信號(hào)處理器對(duì)處于對(duì)角的電極A、C所對(duì)應(yīng)的逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算，即，計(jì)算(A-C)/(A+C)，以獲得包含水平和垂直分量的束流位置信息。此處選擇對(duì)角電極A、C的原因是:對(duì)角的兩個(gè)電極A、C采樣的數(shù)據(jù)同時(shí)包含水平和垂直方向的束流運(yùn)動(dòng)。
[0025]通過差比和運(yùn)算獲得束流位置信息屬于本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段，在此不再贅述。應(yīng)該理解，在本實(shí)施例中也可采用電極B、D輸出的電極逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算，而且，當(dāng)采用具有更多電極(例如8個(gè)電極)的探頭時(shí)，同樣可通過對(duì)兩個(gè)對(duì)角的電極輸出的逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算來獲得束流位置信息。
[0026]步驟S4，通過束流位置信號(hào)處理器對(duì)步驟S3中的差比和運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行離散傅里葉運(yùn)算(優(yōu)選快速傅氏變換FFT)以獲得束流頻譜，然后判斷預(yù)定頻率段內(nèi)的束流頻譜是否與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)頻譜一致，如果不一致，則說明頻譜異常(例如可能由注束等引起了在工作點(diǎn)處出現(xiàn)異于正常運(yùn)行時(shí)的譜峰，或者在應(yīng)該有峰的位置沒有信號(hào))，則向上層用戶發(fā)出第二觸發(fā)信號(hào)以提示頻譜異常發(fā)生。其中，離散傅里葉變換一直進(jìn)行，以避免錯(cuò)過異常事件。另外，此處的預(yù)定頻率段優(yōu)選對(duì)頻譜比較敏感的頻率段，例如，設(shè)定為工作點(diǎn)左右歸一化頻譜0.05范圍的頻率段。
[0027]步驟S5，通過束流位置信號(hào)處理器將四個(gè)電極A、B、C和D在第一觸發(fā)信號(hào)和/或第二觸發(fā)信號(hào)輸出前和輸出后所對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)量(例如前后各選取1000個(gè)左右)的逐圈信號(hào)存儲(chǔ)在緩沖器FIFO中，從而為研究人員進(jìn)行機(jī)器研究進(jìn)而提高機(jī)器運(yùn)行性能提供了有效的分析數(shù)據(jù)。
[0028]由上述分析可知，本發(fā)明可以在掉束、頻譜異常等事件發(fā)生時(shí)向上層用戶輸出自觸發(fā)信號(hào)，因而不再依賴外部輸入觸發(fā)信號(hào)，方便了用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)束流異常情況；此外，還可以保存異常情況發(fā)生前后的數(shù)據(jù)供用戶分析研究。
[0029]以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實(shí)施例還可以做出各種變化，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以換成手輪驅(qū)動(dòng)。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，其特征在于，該自觸發(fā)方法包括以下步驟: 步驟SI，對(duì)鈕扣型束流位置探頭的2N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(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、采樣和數(shù)字信號(hào)處理，以分別獲得所述2N個(gè)電極各自所對(duì)應(yīng)的逐圈信號(hào)，所述逐圈信號(hào)的周期等于束流粒子在加速器儲(chǔ)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(duì)稱地設(shè)置在所述真空室兩側(cè)的所述2N個(gè)電極，其中，N為大于I的自然數(shù)； 步驟S2，依次獲取各周期內(nèi)的所述2N個(gè)電極所對(duì)應(yīng)的所述逐圈信號(hào)的和信號(hào)；計(jì)算兩個(gè)相鄰周期的所述和信號(hào)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，貝1J輸出第一觸發(fā)信號(hào)； 步驟S3，選擇一對(duì)處于對(duì)角的所述電極所對(duì)應(yīng)的所述逐圈信號(hào)進(jìn)行差比和運(yùn)算，以獲得束流位置信息；以及 步驟S4，對(duì)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(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，其特征在于，該自觸發(fā)方法還包括: 步驟S5，存儲(chǔ)所述2N個(gè)電極在所述第一觸發(fā)信號(hào)和/或第二觸發(fā)信號(hào)輸出前和輸出后所對(duì)應(yīng)的預(yù)定數(shù)量的所述逐圈信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)粒子加速器束流異常的自觸發(fā)方法，其特征在于，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(hào)的所述和信號(hào)的差值之前，對(duì)所述逐圈信號(hào)的和信號(hào)進(jìn)行低通濾波。
【文檔編號(hào)】G01T1/29GK104166152SQ201410407159
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】賴龍偉, 冷用斌, 閻映炳 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所