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单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法

刘佳阳 麻惠洲 杜垚垚 叶强 刘智 曹建社 岳军会 高国栋 唐旭辉 随艳峰 魏书军

刘佳阳, 麻惠洲, 杜垚垚, 等. 单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法[J]. 强激光与粒子束, 2023, 35: 124008. doi: 10.11884/HPLPB202335.230264
引用本文: 刘佳阳, 麻惠洲, 杜垚垚, 等. 单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法[J]. 强激光与粒子束, 2023, 35: 124008. doi: 10.11884/HPLPB202335.230264
Liu Jiayang, Ma Huizhou, Du Yaoyao, et al. Measurement method for beam position of single pass beam position monitor[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2023, 35: 124008. doi: 10.11884/HPLPB202335.230264
Citation: Liu Jiayang, Ma Huizhou, Du Yaoyao, et al. Measurement method for beam position of single pass beam position monitor[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2023, 35: 124008. doi: 10.11884/HPLPB202335.230264

单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法

doi: 10.11884/HPLPB202335.230264
详细信息
    作者简介:

    刘佳阳,liujiayang@ihep.ac.cn

    通讯作者:

    随艳峰,syf@ihep.ac.cn

    魏书军,weisj@ihep.ac.cn

  • 中图分类号: TL506

Measurement method for beam position of single pass beam position monitor

  • 摘要: 针对当前单次通过型数字束流位置探测器(BPM)有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题,提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成,增加了有效采样数据,并通过采样数据的截取与数据拼接、数字滤波等数据处理方式,提高了采样数据的信噪比,并最终实现了BPM测量分辨率的提高。实验结果表明,该算法在不改变模数转换器(ADC)采样率的情况下,将单次通过型BPM的测量分辨率提高了约2倍。该测量方法为提高单次通过型BPM的测量分辨率提供了一种新的解决方案,已成功应用于北京正负电子对撞机(BEPCII)和高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器项目中。
  • 图  1  数字束流位置测量系统结构

    Figure  1.  Structure of digital beam position monitor system

    图  2  单次通过数字BPM功能框图

    Figure  2.  Single pass digital BPM system function block

    图  3  单次通过型BPM信号处理流程

    Figure  3.  Single pass BPM signal processing process

    图  4  模拟信号的功分/延迟/合成

    Figure  4.  Power division/delay/synthesis of analog signals

    图  5  ADC采样数据的复制与拼接

    Figure  5.  Copy and splice of ADC sampling data

    图  6  带通滤波器设计

    Figure  6.  Band pass filter design

    图  7  一路幅度的求取示意

    Figure  7.  Schematic diagram for calculating the amplitude of a certain path

    图  8  重心法束流位置计算

    Figure  8.  Calculation of beam position using the center of gravity method

    图  9  BPM模拟信号及ADC数据产生过程示意图

    Figure  9.  Schematic diagram of BPM analog signal and ADC data generation process

    图  10  X/Y方向位置分辨及其标准值

    Figure  10.  X/Y-direction position resolution and its standard value

    图  11  X/Y方向位置分辨及其STD值

    Figure  11.  X/Y-direction position resolution and its STD value

    图  12  实际束流“纯时域求绝对值积分法”测试结果

    Figure  12.  Test results of the “pure time domain absolute value integration method” for actual beam flow

    图  13  本文所设计方法测试结果

    Figure  13.  Test results of the method in this article

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-12
  • 修回日期:  2023-10-19
  • 录用日期:  2023-09-29
  • 网络出版日期:  2023-11-18
  • 刊出日期:  2023-12-15

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