專利名稱：回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加速器射頻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
回旋加速器射頻諧振腔內(nèi)次級電子倍增效應(yīng)的抑制是一個漫長而艱難的過程(通常會持續(xù)數(shù)周時間)，直接影響到回旋加速器的工程進度。射頻諧振腔體的人工鍛煉受制因素較多，例如，對多電子效應(yīng)區(qū)域的判別因人而異，鍛煉時采取的功率、脈沖寬度各有不同，失諧調(diào)整的閾值技術(shù)人員對腔體進行不間歇的鍛煉無法進行其他工作，反應(yīng)不夠靈敏以及容易對大功率器件造成不必要的損壞等。在這種情況下，設(shè)計一套對腔體內(nèi)的次級電子倍增效應(yīng)進行自動鍛煉的系統(tǒng)成為迫切的需求。腔體的自動鍛煉不僅從時間和勞動力上解放了技術(shù)人員，使調(diào)整的過程更加精確、連貫，使得這個過程更加安全、省時和高效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，以克服次級電子倍增效應(yīng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng),包括 綜合控制模塊，用于對采集的信號進行綜合處理、分析以及轉(zhuǎn)換和作出邏輯響應(yīng)，具體
采集鍛煉過程中的回旋加速器射頻諧振腔體電壓信號、真空比較器輸出信號、幅度調(diào)整模塊輸出信號、可編程控制器連鎖信號及控制面板給出的信號，通過預(yù)設(shè)程序，控制綜合控制模塊中DDS (直接數(shù)字合成器)發(fā)出適應(yīng)的信號，并達到自動控制整個系統(tǒng)的目的；
幅度調(diào)整模塊，用于對回旋加速器射頻諧振腔信號幅度進行追蹤、與脈沖轉(zhuǎn)連續(xù)設(shè)置點(鋸齒波發(fā)生器相關(guān)電路)以及回旋加速器腔體電壓設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)以及作出邏輯響應(yīng)；
調(diào)諧模塊，用于將腔體信號與高頻耦合窗取樣信號通過鑒相器處理，輸出結(jié)果與相位設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)及作出邏輯響應(yīng)；
狀態(tài)控制模塊通過各邏輯電路、開關(guān)、定向耦合器等，用于選擇自動斷鏈系統(tǒng)使用的功能鍛煉或運行、脈沖或連續(xù)、升幅或降幅等狀態(tài)，使回旋加速器射頻諧振腔自動鍛煉系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種工作需求；
電機模塊，用于對綜合控制模塊控制回旋加速器射頻諧振腔微調(diào)電容給予相應(yīng)的傳動支持。進一步，如上所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其中，還包括工作模式選擇模塊，用于設(shè)定系統(tǒng)工作在鍛煉模式或運行模式下；所述的鍛煉模式包括手動鍛煉模式和自動鍛煉模式，所述的自動鍛煉模式包括連續(xù)鍛煉模式和脈沖鍛煉模式，所述的連續(xù)鍛煉模式包括升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式；工作模式選擇模塊通過控制器的數(shù)字邏輯組合功能實現(xiàn)模式選擇。
進一步，如上所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其中，所述的綜合控制模塊包括數(shù)字信號處理器，以及與數(shù)字信號處理器相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、真空比較器、直接數(shù)字合成器。進一步，如上所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其中，所述的狀態(tài)控制模塊包括定向耦合器以及兩個射頻開關(guān)，由幅度調(diào)整模塊調(diào)制后的射頻信號經(jīng)定向耦合器送至第一射頻開關(guān)的一個輸入端，耦合信號經(jīng)第二射頻開關(guān)送至第一射頻開關(guān)的另一個輸入端，第一射頻開關(guān)的輸出射頻信號送至中間級功率放大器。進一步，如上所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其中，所述的真空比較器與設(shè)置在腔體內(nèi)的真空探頭連接，真空比較器采集并比較信號數(shù)據(jù)，通過數(shù)字信號處理器的內(nèi)置程序控制信號的響應(yīng)，實現(xiàn)連續(xù)鍛煉的升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所提供的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)實現(xiàn)了運行、鍛煉模式可選，手動鍛煉、自動鍛煉模式可選，脈沖鍛煉、連續(xù)鍛煉模式可選，升幅鍛煉、降幅鍛煉模式可選，使得系統(tǒng)能夠靈活多變的分別完成各種任務(wù)，應(yīng)付多種情況。該系統(tǒng)利用現(xiàn)代鑒相器技術(shù)高動態(tài)范圍的特點在功率非常小的情況下進行調(diào)諧。這種情況下的功率與滿功率相比只有滿功率的千分之一至萬分之五左右，在很小的功率下沒有次級電子倍增效應(yīng)發(fā)生，所以能夠達到很好的調(diào)諧效果。連續(xù)鍛煉采用周期性鍛煉與單次鍛煉相結(jié)合的方法，靈活應(yīng)對可能遇到的各級次級電子倍增效應(yīng)區(qū)域以及加速器真空被破壞后的短期鍛煉需求，使得鍛煉過程更為高效靈活。本發(fā)明針對不同的鍛煉模式采用不同的腔體鍛煉方法，能夠方便有效地完成射頻諧振腔體鍛煉。


圖1為回旋加速器射頻腔體自動鍛煉系統(tǒng)框圖2為回旋加速器射頻腔體自動鍛煉系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖3為回旋加速器射頻腔體自動鍛煉系統(tǒng)脈沖鍛煉信號示意圖4為回旋加速器射頻腔體自動鍛煉系統(tǒng)的調(diào)諧模塊電路圖5為回旋加速器射頻腔體自動鍛煉系統(tǒng)的真空比較器電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖1所示，本發(fā)明所提供的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，包括綜合控制模塊1，包括數(shù)字信號處理器(DSP)，以及與數(shù)字信號處理器相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)
換器、真空比較器、直接數(shù)字合成器；用于對采集的信號進行綜合處理、分析以及轉(zhuǎn)換和作出邏輯響應(yīng)，具體采集鍛煉過程中的回旋加速器射頻諧振腔體電壓信號、真空比較器輸出信號、幅度調(diào)整模塊輸出信號、可編程控制器連鎖信號及控制面板給出的信號，通過預(yù)設(shè)程序，控制綜合控制模塊中DDS (直接數(shù)字合成器)發(fā)出適應(yīng)的信號，并達到自動控制整個系統(tǒng)的目的；
幅度調(diào)整模塊2. 1，用于對回旋加速器射頻諧振腔信號幅度進行追蹤、與脈沖轉(zhuǎn)連續(xù)設(shè)置點(鋸齒波發(fā)生器相關(guān)電路)以及回旋加速器腔體電壓設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)以及作出邏輯響應(yīng)；調(diào)諧模塊2. 2，用于將腔體信號與高頻耦合窗取樣信號通過鑒相器處理，輸出結(jié)果與相位設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)及作出邏輯響應(yīng)；
狀態(tài)控制模塊3，用于通過各邏輯電路、開關(guān)、定向耦合器等，用于選擇自動斷鏈系統(tǒng)使用的功能鍛煉或運行、脈沖或連續(xù)、升幅或降幅等狀態(tài)，使回旋加速器射頻諧振腔自動鍛煉系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種工作需求；狀態(tài)控制模塊包括定向耦合器以及兩個射頻開關(guān)，由幅度調(diào)整模塊調(diào)制后的射頻信號經(jīng)定向耦合器送至第一射頻開關(guān)的一個輸入端，耦合信號經(jīng)第二射頻開關(guān)送至第一射頻開關(guān)的另一個輸入端，第一射頻開關(guān)的輸出射頻信號送至中間級功率放大器；
電機模塊4，用于對綜合控制模塊、幅度調(diào)整模塊、調(diào)諧模塊做出的各種相關(guān)邏輯響應(yīng)作出相對應(yīng)的實際響應(yīng)，對綜合控制模塊控制回旋加速器射頻諧振腔微調(diào)電容給予相應(yīng)的傳動支持；
工作模式選擇模塊5，用于設(shè)定系統(tǒng)工作在鍛煉模式或運行模式下；所述的鍛煉模式包括手動鍛煉模式和自動鍛煉模式，所述的自動鍛煉模式包括連續(xù)鍛煉模式和脈沖鍛煉模式，所述的連續(xù)鍛煉模式包括升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式；工作模式選擇模塊通過控制器的數(shù)字邏輯組合功能實現(xiàn)模式選擇。各個工作模式都是通過圖2所示的所有或部分階段實現(xiàn)，包括，階段1:脈沖模式，階段2 :直接數(shù)字合成器調(diào)諧模式，階段3 :電容調(diào)諧模式，階段4 :直接數(shù)字合成器爬坡模式。在脈沖鍛煉的條件下，可采用脈沖內(nèi)檢測射頻腔體失諧角并調(diào)諧，但脈沖射頻信號持續(xù)時間較短，調(diào)諧效果并不好。本發(fā)明對脈沖射頻信號做改進，采用圖3所示的曲線，在原來無射頻信號的時間內(nèi)用較低的射頻信號7驅(qū)動腔體，利用這段時間檢測射頻腔體失諧角并調(diào)諧。狀態(tài)控制模塊的具體電路如圖4所示，經(jīng)幅度調(diào)制后的射頻信號經(jīng)定向耦合器8送至射頻開關(guān)ADG918 (Ul)IO的RF2輸入端，-1OdB耦合信號經(jīng)另一射頻開關(guān)ADG918 (U2)9送至Ul的RFl輸入端，Ul輸出射頻信號至中間級功率放大器11。其中，定向耦合器耦合度為-10dB，同時在耦合輸出至射頻開關(guān)U2之間增加一級衰減器，保證合適的低功率驅(qū)動射頻腔體，需現(xiàn)場標定。連續(xù)鍛煉時，射頻系統(tǒng)啟動邏輯與運行時相同射頻系統(tǒng)以占空比1:10的脈沖狀態(tài)運行，信號源以一定的步進間隔掃描可能的腔體諧振頻率。當信號源頻率接近腔體諧振頻率時，通過幅度調(diào)整模塊2.1中的正反饋邏輯線路(2.1中鋸齒波發(fā)生器等相關(guān)電路)，經(jīng)綜合控制模塊調(diào)整射頻信號，使其快速增至連續(xù)狀態(tài)。根據(jù)射頻信號正向采樣與腔體采樣的鑒相誤差動態(tài)調(diào)整信號源頻率，直到滿足頻率變化小于lkHz/min，隨后轉(zhuǎn)為微調(diào)電容板調(diào)諧。本發(fā)明的特點在于在原有低電平系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用真空探頭監(jiān)視真空室內(nèi)真空度變化的前提下，在連續(xù)波狀態(tài)下動態(tài)調(diào)整信號源幅度及腔體Dee電壓工作點，以達到消除次級電子倍增效應(yīng)的最終目的。這一過程的核心內(nèi)容是要判斷腔體反射波與入射波是否“分開”(取樣值之比小于一定數(shù)值)來動態(tài)調(diào)整信號源幅度及腔體Dee電壓工作點；這一過程中，通過真空探頭采集到的真空信號映射到(TlOV電壓范圍，與真空比較器所設(shè)置的上限與下限比較后通過緩沖器進入數(shù)字信號處理器(DSP)進行處理，對腔Dee電壓工作點及DDS信號源進行調(diào)整，從而自動完成整個連續(xù)鍛煉過程。具體來說，真空比較器與設(shè)置在腔體內(nèi)的真空探頭連接，真空比較器的電路結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括兩個數(shù)字比較電路12、13，真空比較器采集并比較信號數(shù)據(jù)，通過數(shù)字信號處理器的內(nèi)置程序控制信號的響應(yīng)，實現(xiàn)連續(xù)鍛煉的升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式。為了調(diào)試便利，在電路中設(shè)計跳線，手動對DDS輸出功率進行調(diào)整。本發(fā)明在低電平控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成運行模式與鍛煉模式可選，脈沖鍛煉與連續(xù)鍛煉可選的功能，使加速器迅速進入高效運行期，大大縮短運行前的調(diào)試與準備周期。以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明所做的具體說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于這些說明。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，包括:綜合控制模塊，用于對采集的信號進行綜合處理、分析以及轉(zhuǎn)換和作出邏輯響應(yīng)，具體采集鍛煉過程中的回旋加速器射頻諧振腔體電壓信號、真空比較器輸出信號、幅度調(diào)整模塊輸出信號、可編程控制器連鎖信號及控制面板給出的信號，通過預(yù)設(shè)程序，控制綜合控制模塊中的直接數(shù)字合成器發(fā)出適應(yīng)的信號，并達到自動控制整個系統(tǒng)的目的；幅度調(diào)整模塊，用于對回旋加速器射頻諧振腔信號幅度進行追蹤、與脈沖轉(zhuǎn)連續(xù)設(shè)置點以及回旋加速器腔體電壓設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)以及作出邏輯響應(yīng)；調(diào)諧模塊，用于將腔體信號與高頻耦合窗取樣信號通過鑒相器處理，輸出結(jié)果與相位設(shè)置點進行對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)及作出邏輯響應(yīng)；狀態(tài)控制模塊，用于通過各邏輯電路、開關(guān)、定向耦合器，選擇自動鍛煉系統(tǒng)使用的功能:鍛煉或運行、脈沖或連續(xù)、升幅或降幅狀態(tài)，使回旋加速器射頻諧振腔自動鍛煉系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種工作需求；電機模塊，用于對綜合控制模塊控制回旋加速器射頻諧振腔微調(diào)電容給予相應(yīng)的傳動支持。
2.如權(quán)利要求1所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其特征在于:還包括工作模式選擇模塊，用于設(shè)定系統(tǒng)工作在鍛煉模式或運行模式下；所述的鍛煉模式包括手動鍛煉模式和自動鍛煉模式，所述的自動鍛煉模式包括連續(xù)鍛煉模式和脈沖鍛煉模式，所述的連續(xù)鍛煉模式包括升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式；工作模式選擇模塊通過控制器的數(shù)字邏輯組合功能實現(xiàn)模式選擇。
3.如權(quán)利要求1或2所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其特征在于:所述的綜合控制模塊包括數(shù)字信號處理器，以及與數(shù)字信號處理器相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、真空比較器、直接數(shù)字合成器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其特征在于:所述的狀態(tài)控制模塊包括定向耦合器以及兩個射頻開關(guān)，由幅度調(diào)整模塊調(diào)制后的射頻信號經(jīng)定向耦合器送至第一射頻開關(guān)的一個輸入端，耦合信號經(jīng)第二射頻開關(guān)送至第一射頻開關(guān)的另一個輸入端，第一射頻開關(guān)的輸出射頻信號送至中間級功率放大器。
5.如權(quán)利要求3所述的回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)，其特征在于:所述的真空比較器與設(shè)置在腔體內(nèi)的真空探頭連接，真空比較器采集并比較信號數(shù)據(jù)，通過數(shù)字信號處理器的內(nèi)置程序控制信號的響應(yīng)， 實現(xiàn)連續(xù)鍛煉的升幅鍛煉模式和降幅鍛煉模式。
全文摘要
本發(fā)明屬于加速器射頻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回旋加速器射頻諧振腔體自動鍛煉系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用綜合控制模塊對采集的信號進行綜合處理、分析以及轉(zhuǎn)換和作出邏輯響應(yīng)，采用幅度調(diào)整模塊對信號幅度進行追蹤、對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)以及作出邏輯響應(yīng)，采用調(diào)諧模塊對信號頻率進行追蹤、對比，為綜合控制模塊提供數(shù)據(jù)及作出邏輯響應(yīng)，采用狀態(tài)控制模塊完成各種工作狀態(tài)之間的切換和選擇，此系統(tǒng)采用電機模塊對綜合控制模塊、幅度調(diào)整模塊、調(diào)諧模塊做出各種相關(guān)邏輯響應(yīng)作出相對應(yīng)的實際響應(yīng)。本發(fā)明針對不同的鍛煉模式采用不同的腔體鍛煉方法，能夠方便有效地完成射頻諧振腔體鍛煉。
文檔編號H05H13/00GK103079334SQ20131000113
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者殷治國, 張?zhí)炀? 雷鈺, 李鵬展, 趙振魯, 紀彬 申請人:中國原子能科學研究院