基于FPGA的储存环逐束团流强测量系统研制

发布时间：2021-08-18 11:51

　　逐束团流强测量是监测多束团储存环运行的重要手段,同时也是研究束流不稳定性阈值和束流注入填充模式的重要方法,是top-off恒流注入不可或缺的技术手段。国内外的大型加速器,如国际上的SPring-8、BESSY、KEKB、NSLS Ⅱ,国内的BEPC Ⅱ、SSRF、HLS Ⅱ等均有逐束团流强测量系统。HLS II现有的逐束团流强测量系统采用高速数字示波器采样BPM和信号,利用积分法测流强,示波器的采样分辨率为8bit,且采样时刻与束团不同步,需要利用插值算法来重新构建信号波形。由于合肥光源未来将进行top-off恒流注入,对逐束团流强测量系统有更高精度的要求。本文首先调研了国内外主要加速器中所采用的逐束团流强测量方案,并对逐束团流强测量理论进行了分析推导,详细分析了利用条带型BPM和纽扣型BPM和信号测量逐束团流强的原理,同时也分析了纵向振荡和束团伸长效应对测量的影响以及应对方法。在此基础之上提出了新的HLS Ⅱ逐束团流强测量方案。本文接着介绍了新研制的逐束团流强测量系统的硬件架构。该系统主要由高速高精度ADC、高性能FPGA、USB以及本地PC构成。ADC采样分辨率是]2bit,最高采... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究意义
        1.1.1 合肥光源概述
        1.1.2 逐束团流强测量的意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要内容
第二章 束流流强测量的相关理论
    2.1 束流流强测量的基本原理
        2.1.1 束流信号
        2.1.2 BPM探测电极及其频率响应
    2.2 束团的纵向振荡对逐束团流强测量系统带来的影响
    2.3 束团伸长效应对逐束团流强测量系统带来的影响
    2.4 逐束团寿命的测量
第三章 HLS Ⅱ逐束团流强测量系统
    3.1 逐束团流强测量系统架构
    3.2 采样芯片AD9230
        3.2.1 AD9230的内部结构和特点
        3.2.2 AD9230工作时序
    3.3 FPGA芯片
        3.3.1 FPGA简介
        3.3.2 FPGA的配置
        3.3.3 本系统中FPGA的功能
    3.4 USB芯片
        3.4.1 CY7C68013A芯片的特点
        3.4.2 USB固件程序设计
        3.4.3 USB驱动程序制作
第四章 数据通信及处理算法
    4.1 LabVIEW数据获取
        4.1.1 LabVIEW与USB的通信
        4.1.2 LabVIEW与EPICS 的通信
    4.2 系统工作流程
    4.3 数据处理算法
        4.3.1 采样数据的转换
        4.3.2 寻找最佳采样时钟相位值
        4.3.3 逐束团流强的标定算法
        4.3.4 束团纵向工作点的测量算法
第五章 逐束团流强测量系统的在线测试
    5.1 在线测试平台的搭建
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 逐束团流强测量结果数据分析
        5.2.2 纵向工作点的测量
        5.2.3 测量结果的线性拟合
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于USB的虚拟仪器数据采集系统设计[J]. 李飞.  电子技术与软件工程. 2015(21)
[2]HLS注入系统top-off模式调试与研究[J]. 尚风雷,王远远,尚雷,陆业明,陈大潮.  原子能科学技术. 2015(S2)
[3]BEPCⅡ储存环束团流强测量[J]. 邓庆勇,曹建社,叶强,岳军会,张丛,王鹏飞.  强激光与粒子束. 2014(07)
[4]基于CY7C68013A的USB2.0高速接口设计[J]. 赵林,孟令军,于磊,张园.  电子技术应用. 2014(01)
[5]A study of pickup and signal processing for HLS- bunch current measurement system[J]. 杨永良,马天骥,孙葆根,王季刚,邹俊颖,程超才,卢平.  Chinese Physics C. 2013(09)
[6]基于同步Slave FIFO技术的高速USB数传系统设计[J]. 马琦,吉春花,兰兴,王海滨.  单片机与嵌入式系统应用. 2013(07)
[7]LabVIEW与EPICS数据采集及应用研究[J]. 徐波,邱丰,王光伟.  电子测量技术. 2013(03)
[8]CSNS/RCS中的阻抗和束流不稳定性（英文）[J]. 刘瑜冬,黄良生,王生,王娜,李勇.  强激光与粒子束. 2013(02)
[9]基于CY7C68013A的FPGA配置和通信接口设计[J]. 刘志华,郭付才,彭新伟,陈吉东.  电子技术应用. 2013(02)
[10]合肥光源单束团纵向分布的测量研究[J]. 王季刚,孙葆根,杨永良,卢平,周泽然,唐雷雷,栗武斌,徐宏亮.  原子能科学技术. 2012(S1)

硕士论文
[1]HLS-Ⅱ储存环工作点测量系统的开发及应用[D]. 郑佳俊.中国科学技术大学 2015
[2]基于USB的便携数据采集系统的软件设计[D]. 郑军生.电子科技大学 2014
[3]FPGA中DCM的设计研究[D]. 侯伶俐.电子科技大学 2012
[4]电磁场边值问题的解法探讨[D]. 卢林芳.重庆师范大学 2010
[5]虚拟数字频谱分析仪的设计[D]. 梁璨.电子科技大学 2009
[6]USB2.0接口控制芯片的固件设计与实现[D]. 李琦.电子科技大学 2006



本文编号：3349836