基于嵌入式EPICS的储存环束流损失监测系统

发布时间：2020-10-17 16:03

　　 针对合肥光源储存环恒流运行(Top-off)改造等性能提升的需要,研制了新型的基于嵌入式EPICS架构的储存环束流损失监测(BLM)系统,用于监测储存环中束流损失发生的位置和大小。合肥光源在二期升级改造之后,增加了水平方向的聚焦,使得束流发射度极大的降低,光源的稳定性明显提高。托歇克效应由于发射度的降低而增加,从而使得束流损失也增大。新BLM处理器获取储存环各处双PIN型光电二极管传感器所采集的簇射电子的信号,分析处理后通过各个处理器内部的嵌入式系统所运行的EPICS程序将数据实时发布到加速器控制网络,使中控室能够实时获取束损的数据。同时分析了束流损失产生的原因,影响束流寿命的原因和产生的辐射类型。在束流损失监测设备的设计中,首先根据储存环实际安装位置空间大小,确定了束流损失监控设备设计尺寸大小。再根据束流损失监控设备所需要的功能,设计了模数转换电路、电源电路、信号处理电路、MCU芯片监控电路、数据通讯电路、自检电路等。本文设计的束流损失监测系统具有两套模式,分别为测量模式和自检模式。两个模式区别在于切换双PIN型光电二极管的输出信号。在测量模式下,双PIN型光电二极管输出的信号为束流损失信号;在自检模式下,双PIN型光电二极管输出信号是一个固定的频率值。通过比较来判断束流损失设备是否正常工作,提高了系统运行的可靠性。束流损失监测设备有三种数据输出模式,分别为串口输出、触摸屏显示、网络传输。三种数据输出模式适用于调试、离线测试、在线测试三种测试方式,能极大的提高设备的测试灵活性。基于EPICS系统的架构能直接接入合肥光源控制系统,简化了系统结构,提高了系统的稳定性。经过试运行,观察了在合肥光源Decay模式、Injection模式和Top-off模式下的束流损失数据,结果表明新BLM系统满足合肥光源恒流运行的需要。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TL594
【部分图文】：

１．??＇?１?２３＿．?■??图１．２短电离室探测器??短电离室探测器的基本原理如图１．３所示。短电离室内存在两个电极。两个??电极的形状可以设计成相互平行的电极板、同心圆筒状电极、同心球体电极等。??两个电极之间会充入一定比例的混合气体，从而形成一个电容。电极之间相互绝??缘，分别连接到电源的正负两极。电源电压的高低会影响监测器对微弱电信号??的敏感程度。所以，一般电离室在设计的时候，根据所需测量辐射场中存在的粒??子，会设计不同的电压大小、混合气体比例以及两个电极的形状和距离。在两个??电极板之间加正负电场，当电压较低时，电离室内的混合气体中电子和离子会结??合成中性原子，被电离室两级收集到的电子和离子非常少，产生的电信号也非常??微弱。所以，电离室电极之间的电压一般加到上万伏，此时在混合气体中的电子??和离子相互分离。当外界带电粒子打入电离室内部

第３章束流损失监测系统分析第３章束流损失监测系统分析??损失监测系统??歇克效应丢失的电子一定成对出现，并且碰撞真空壁对称探测器往往对称安装。如图３．１所示，采用的双ＰＩＮ型光电置在储存环上下前后四个位置。四个探测器采集到的信号处理模块内逻辑芯片处理后，产生脉冲宽度可调，电压稳ｘ－Ｍ３处理器。Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３处理器对处理后的信号进行计数，束流损失值采用计数值或频率值表示。束流损失值分别传往－Ａ８处理器。触摸屏实时显示采集的束流损失值。ＡＲＭＣｏｒｔｅｎｔＯＳ系统，并安装基于ＥＰＩＣＳ协议的ＩＯＣ程序，通过ＥＰＩｅｓｓ）协议将数据发布到控制网中，用户通过ＯＰＩ界面远程

图３．２系统结构图??３．１．１工作模式??束流损失监测系统有两种工作模式，测量模式和自检模式。由图３．３中的双??ＰＩＮ型光电二极管探测器改变工作模式。探测器管脚５或９空置时，探测器工作??在测量模式。当管脚５或９接５Ｖ上拉电阻时，探测器会切换到固定频率源，输??出信号变为预置的１０ｋＨｚ信号，电路切换到自检模式。在测量模式下，采集通道??与束流损失探测传感器连接，采集到的数据是束流损失值。由于长时间处于辐射??环境，ＢＬＭ系统容易损坏。当束流损失测量值异常时，通过切换探测器工作模??式，切换到自检模式时，如果ＢＬＭ系统采集到１０ｋＨｚ频率源，判断探测器电路??本身没有故障。工作模式的切换通过Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３处理器输出高电平信号给光耦。??光耦起到光电隔离的作用。光耦的输出信号给复合晶体管阵列芯片，以驱动需要??较高电压的继电器。当继电器导通时
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本文编号：2845011