粒子加速器工程控制网研究进展与展望
发布时间：2021-01-18 14:38
随着高能物理研究对粒子碰撞能量需求的不断增大,粒子加速器的规模愈加宏大,对工程控制网的设计、测量和维持提出了极大的挑战。为此,本文在归纳整理国内外研究现状的基础上,围绕加速器控制网结构及精度要求、几何参考框架选取、测量仪器与标志、网形与观测方案、观测值归算与平差等问题,凝练了大型粒子加速器精密控制网的关键技术,最后给出了巨型加速器工程高精度三维控制网建立技术的研究建议。
【文章来源】：测绘通报. 2020,(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
多层加速器控制网
控制点是设备安装测量的空间基准，也是设备稳定性监测的依据，需要保证控制点的稳定和精确复现。加速器隧道控制网的网点一般分布在两侧地面、墙面和天花板上，网点布设间距为4～6 m，每组4～5个点分布于隧道截面上。图2为SSRF的控制点分布。控制点及磁铁的特征部位需安置特殊设计的测量标志，根据结构和材质的不同，测量标志可分为强制归心基座、归心环、十字线、棱镜、反射片等[15]。在磁铁部件的安装准直时，多采用球棱镜配合激光跟踪仪进行观测，在磁铁的特征处布设球棱镜靶座，放置重复性优于0.01 mm。CEPC对测量仪器和标志提出的挑战主要有3个方面:测量效率;对撞区的精确准直要求(50 m范围内0.05 mm的准直精度);多种测量系统的融合。需要研发多种专用测量系统来应对测量效率和高精度准直的要求。在多种测量系统融合方面，需设计共用的测量标志或转换工装，便于测量数据的联合处理。总的来看，融合多类测量传感器、高精度、自动化、智能化的测量系统，是目前的应用需求和发展趋势。
中心辐射环形网也称为径向-环形结构控制网[21]，由于需要开挖专供测量用的径向隧道，因此只适用于小型的加速器工程。CERN的PS、德国汉堡的电子同步加速器等就采用了这种网形[22-23]，如图4(a)所示。三角形环形网分为测角三角形环形网和测高三角形环形网，其中测高三角形环形网能够避免隧道内旁折光的影响，精度较高，苏联的谢尔普霍夫加速器、BEPC等均采用了这种布网方式，如图4(b)所示。与三角形环形网相比，大地四边形环形网观测量大、结构坚强、可靠性高，ISR、SPS等采用了这种网形，如图4(c)所示。图4 传统的加速器隧道控制网
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载LiDAR在高精度滩涂DEM制作中的关键技术分析[J]. 文学东,李俊峰,林昀. 测绘通报. 2019(06)
[2]平原地区机载激光雷达数据的抽稀算法分析[J]. 杨明军,苏春梅,康冰锋,张珣,曹殿才. 测绘通报. 2019(01)
[3]基于遗传算法的激光跟踪仪控制网优化设计[J]. 杨振,郭迎刚,向民志. 测绘科学技术学报. 2018(02)
[4]激光跟踪仪空间联合平差模型及精度分析[J]. 范百兴,李广云,周维虎,易旺民,杨振,杨再华. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(01)
[5]天狼星无人机免像控技术在河道整治中的应用[J]. 刘建良,杨琦,杨军. 测绘通报. 2017(12)
[6]一种高精度超大仪器高的测量方案设计[J]. 马娜,罗红斌,梁静,柯志勇,何振强. 测绘通报. 2017(10)
[7]精密工程测量技术及其发展[J]. 李广云,范百兴. 测绘学报. 2017(10)
[8]天狼星Sirius Pro无人机在高铁施工中的应用[J]. 白芝勇,杜君伟. 测绘通报. 2017(08)
[9]用于粒子加速器位置监测的静力水准系统与线位置探测器的比对研究[J]. 张强,何晓业,唐郑,王巍. 原子能科学技术. 2017(08)
[10]利用机载LiDAR测绘大比例尺数字地形图的可行性研究[J]. 胡耀锋,张志媛,林鸿. 测绘通报. 2015(05)
博士论文
[1]大型离子加速器先进准直安装方法研究[D]. 蔡国柱.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
硕士论文
[1]激光跟踪仪和全站仪测量系统在上海光源（SSRF）工程中的应用研究[D]. 陈继华.解放军信息工程大学 2001
本文编号：2985124
【文章来源】：测绘通报. 2020,(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
多层加速器控制网
控制点是设备安装测量的空间基准，也是设备稳定性监测的依据，需要保证控制点的稳定和精确复现。加速器隧道控制网的网点一般分布在两侧地面、墙面和天花板上，网点布设间距为4～6 m，每组4～5个点分布于隧道截面上。图2为SSRF的控制点分布。控制点及磁铁的特征部位需安置特殊设计的测量标志，根据结构和材质的不同，测量标志可分为强制归心基座、归心环、十字线、棱镜、反射片等[15]。在磁铁部件的安装准直时，多采用球棱镜配合激光跟踪仪进行观测，在磁铁的特征处布设球棱镜靶座，放置重复性优于0.01 mm。CEPC对测量仪器和标志提出的挑战主要有3个方面:测量效率;对撞区的精确准直要求(50 m范围内0.05 mm的准直精度);多种测量系统的融合。需要研发多种专用测量系统来应对测量效率和高精度准直的要求。在多种测量系统融合方面，需设计共用的测量标志或转换工装，便于测量数据的联合处理。总的来看，融合多类测量传感器、高精度、自动化、智能化的测量系统，是目前的应用需求和发展趋势。
中心辐射环形网也称为径向-环形结构控制网[21]，由于需要开挖专供测量用的径向隧道，因此只适用于小型的加速器工程。CERN的PS、德国汉堡的电子同步加速器等就采用了这种网形[22-23]，如图4(a)所示。三角形环形网分为测角三角形环形网和测高三角形环形网，其中测高三角形环形网能够避免隧道内旁折光的影响，精度较高，苏联的谢尔普霍夫加速器、BEPC等均采用了这种布网方式，如图4(b)所示。与三角形环形网相比，大地四边形环形网观测量大、结构坚强、可靠性高，ISR、SPS等采用了这种网形，如图4(c)所示。图4 传统的加速器隧道控制网
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载LiDAR在高精度滩涂DEM制作中的关键技术分析[J]. 文学东,李俊峰,林昀. 测绘通报. 2019(06)
[2]平原地区机载激光雷达数据的抽稀算法分析[J]. 杨明军,苏春梅,康冰锋,张珣,曹殿才. 测绘通报. 2019(01)
[3]基于遗传算法的激光跟踪仪控制网优化设计[J]. 杨振,郭迎刚,向民志. 测绘科学技术学报. 2018(02)
[4]激光跟踪仪空间联合平差模型及精度分析[J]. 范百兴,李广云,周维虎,易旺民,杨振,杨再华. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(01)
[5]天狼星无人机免像控技术在河道整治中的应用[J]. 刘建良,杨琦,杨军. 测绘通报. 2017(12)
[6]一种高精度超大仪器高的测量方案设计[J]. 马娜,罗红斌,梁静,柯志勇,何振强. 测绘通报. 2017(10)
[7]精密工程测量技术及其发展[J]. 李广云,范百兴. 测绘学报. 2017(10)
[8]天狼星Sirius Pro无人机在高铁施工中的应用[J]. 白芝勇,杜君伟. 测绘通报. 2017(08)
[9]用于粒子加速器位置监测的静力水准系统与线位置探测器的比对研究[J]. 张强,何晓业,唐郑,王巍. 原子能科学技术. 2017(08)
[10]利用机载LiDAR测绘大比例尺数字地形图的可行性研究[J]. 胡耀锋,张志媛,林鸿. 测绘通报. 2015(05)
博士论文
[1]大型离子加速器先进准直安装方法研究[D]. 蔡国柱.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
硕士论文
[1]激光跟踪仪和全站仪测量系统在上海光源（SSRF）工程中的应用研究[D]. 陈继华.解放军信息工程大学 2001
本文编号：2985124
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