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合肥光源横向逐束团实时测量分析系统研制的开题报告一、研究背景和意义合肥光源是我国自主研发的第一座四代同步辐射光源，具有亮度高、能谱宽等优异特点，在材料、生命科学、环境等领域有着广泛的应用。
然而，光束的稳定性和质量一直是限制实验精度和结果的关键因素之一。
因此，开发一种能够实时监测并分析光束稳定性的系统，对于优化实验方案、提高实验成功率、推进科研进程具有重要意义。
二、研究目的和内容本项目旨在研制一种能够基于成像原理实时测量分析合肥光源横向逐束团参数的系统，包括以下内容：1. 研究并设计采集系统，实现对光源产生的光束进行成像。
2. 开发图像处理算法，对采集到的图像进行处理和分析，提取出横向逐束团相关参数，比如位置、大小、形状等。
3. 构建实验平台，验证系统的可行性和准确性。
三、研究方法和技术路线1. 系统采集部分：选用高性能CCD相机，采用适当的光学器件对光束进行成像，在保证分辨率的前提下提高采集速度及灵敏度。
2. 图像处理部分：采用计算机视觉技术，使用图像处理算法对采集到的图像进行处理，包括灰度变换、边缘检测、形态学处理等，从而实现对横向逐束团相关参数的提取。
3. 实验系统部分：构建相关实验平台，进行对光束进行成像、图像处理和横向逐束团参数的提取和分析。
四、进度安排和预期成果本研究的主要任务和进度安排如下：1. 第一年：完成系统设计，采集系统的搭建和测试，初步开发图像处理算法，完成实验平台的构建。
2. 第二年：优化图像处理算法，实现对成像图像的自动处理和分析，进行初步验证实验，并对实验结果进行分析和讨论。
3. 第三年：优化系统性能，进行更加准确的实验验证，形成成果，完成论文撰写和答辩。
预期成果：1. 设计与研制出一种基于成像原理的实时横向逐束团测量分析系统。
2. 完成系统的实验验证，在精度、准确度等方面符合要求。
3. 完成相关论文，并在相关领域发表论文。
五、研究难点和创新点本项目的主要研究难点和创新点如下：1. 采集部分的设计和光学器件的选择，要求在保证成像质量的基础上实现高速采集。
合肥光源储存环相干太赫兹辐射的短束团运行模式设计高巍巍;王琳
【期刊名称】《中国科学技术大学学报》
【年(卷),期】2018(048)005
【摘要】相干太赫兹辐射已成为很多基础科学和应用科学研究的有力工具.给出了合肥光源改造工程电子储存环(H LS-Ⅱ)相干太赫兹运行模式的详细模拟过程.低动量紧缩因子模式和谐波腔模式是这里用于产生相干太赫兹的两种方法.还讨论了短束团运行模式中存在的问题,包括不稳定性引起的流强阈值、辐射功率以及纵向相空间的阻尼过程等.
【总页数】7页(P367-373)
【作者】高巍巍;王琳
【作者单位】福建工程学院数理学院,福建福州 350118;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥 230029
【正文语种】中文
【中图分类】TL594
【相关文献】
1.相对光谱辐射标准光源——合肥800Mev电子储存环 [J], 唐玉国
2.用于太赫兹光源的准等时性储存环的设计 [J], 朱家鹏;徐宏亮;冯光耀;蓝杰钦
3.合肥同步辐射光源的束团伸长效应初析 [J], 陈龙康
4.合肥同步辐射光源储存环真空系统改造段的设计 [J], 蒋迪奎;殷立新
5.合肥国家同步辐射光源软X射线束空间相干性实验研究 [J], 徐向东;洪义麟;霍同林;周洪军;陶晓明;傅绍军
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第15卷 第10期2003年10月强 激 光 与 粒 子 束HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMSVol.15,No.10Oct.,2003文章编号:100124322(2003)1021011204合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级Ξ王筠华, 贡 顶, 孙葆根, 刘建宏, 卢平, 杨永良, 郑 凯(中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029) 摘 要: 存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数。
从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律,可以进行环上的束流不稳定性的研究。
介绍了合肥光源,储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROO T在数据处理和显示方面的应用。
关键词: 束流截面; 发射度; 束流不稳定性 中图分类号:TL506 文献标识码:A 横向束流截面测量是同步辐射加速器储存环束流诊断的重要组成部分之一。
利用该系统测量数据不仅可计算出获得束流截面x和y方向上尺寸,从而计算出束流的发射度,而且该测量设备对于机器调试、运行和机器研究是必不可少的。
为此,1994年我们完成了该项设备研制工作,并投入了运行[1,2]。
根据合肥光源(HL S)系统布局新的需要,我们对该系统的光路及终端监视设备进行了部分改造,并且对图形获取、显示和计算机软件进行了全新的升级。
因为原来是采用386机运行在DOS环境下,由于机器速度限制,采样为每2s一帧。
而升级后我们采用Pentiun III550和WINN T4操作系统,运行可达6帧/s,所以它所记录的数据更具实时性。
改进后的系统可进行束流截面大小计算,束中心位置计算和分析,并实时记录存档等等。
1 测量原理和系统简介 束流截面测量可以用直接拦截束流的荧光靶获得[3],也可以利用电子的同步辐射光来测量。
前者只适合机器调试过程中使用,因为它不能使得束流积累。
合肥先进光源储存环束流参数一、束流能量和重复频率:HEPS的储存环计划采用典型能量为6 GeV的双线性波形脉冲模式。
脉冲重复频率为1 MHz，每个脉冲时间长度为100 ns，能量存储在5.6 GeV处（水平长度为360 m）。
这样的能量和重复频率设计使得HEPS能够满足高亮度X射线束的需求。
二、储存环参数:1. 周长: HEPS的储存环周长设计为1.3 km，这使得HEPS兼具紧凑和高能效的特点。
2. 光源亮度: HEPS的目标亮度为10^33 cm^−2 s^−1，这意味着能够提供高强度、高质量和高亮度的X射线束。
3.真空要求:为了确保束流运行的稳定性和高质量，HEPS的真空系统设计要求高。
系统采用先进的非均匀长孔(UCO)加速结构，具有较小的截面与巴隆点电流，减小了束团误差。
4. 加速器参数: HEPS的加速器参数包括直线加速器（linac）和储存环。
直线加速器负责将电子束提升到储存环设计能量。
加速器组件采用自行研发的高梯度超导技术，以提供足够高的加速电场和降低功耗。
5.磁铁参数:HEPS设备包括主磁铁和辅助磁铁。
主磁铁是使电子束流沿着环形轨道运行的关键部分。
辅助磁铁在储存环中提供束流垂直操纵，以便于束流横向收束和束团半宽的控制。
6.射线探测器:为了满足高能性测量准确性的要求，HEPS计划安装高性能射线探测器。
这些探测器将用于实时监测束流参数，包括能量、位置和发射度等。
7.设备冷却系统:为了保持加速器和储存环的稳定性和高效性，HEPS将配置先进的超导技术，并建立冷却系统，以维持设备在超导状态下的温度。
三、应用领域:HEPS的设计参数使其适用于多种科学研究领域，包括材料学、生物学、化学和物理学等。
HEPS将为科学家们提供了一个高亮度、高能分辨率和高重复频率的X射线源，有助于更深入地研究物质的结构和相互作用，促进科学研究和技术创新。
基于合肥光源数据库的束流寿命分析与诊断
杨锐;余海山;孙晓康;汪冠良;宣科;刘功发
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】高质量的电子束流寿命数据可以直接反映装置的健康状态,为了获得高质量的束流寿命数据,提出一种束流寿命数据清洗方法,并开展了影响束流寿命的关键因素研究。
基于合肥光源历史数据库对2022年以来累积的束流寿命原始数据进行分析,采用Python开发了自动化数据清洗程序,用于获取和处理合肥光源的原始束流寿命数据,以获得长时间跨度的束流寿命变化趋势。
通过使用Pearson相关系数对束流寿命异常原因进行分析,发现合肥光源束流寿命受储存环真空压强和高频腔压的影响较大。
该束流寿命清洗程序处理快捷,获取的高质量束流寿命数据可以为合肥光源的健康状态检测诊断和预警提供重要依据。
【总页数】8页(P131-138)
【作者】杨锐;余海山;孙晓康;汪冠良;宣科;刘功发
【作者单位】中国科学技术大学国家同步辐射实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG115
【相关文献】
1.数字束流位置处理器在合肥光源束流诊断中的应用
2.合肥光源注入过程中束流负载效应和束流强度限制
3.合肥光源基于虚拟仪器技术的束流诊断系统
4.合肥光源
高亮度运行模式的动力学孔径研究与束流寿命…5.应用被动式高次谐波腔改善合肥光源的束流寿命(英文)
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合肥光源新型数字校正铁电源系统张海燕;金正方;邵杰;赵涛;蔡平【摘要】储存环校正铁电源系统的稳定性是进行同步辐射光源束流轨道校正的重要前提.本文描述了新的校正铁数字控制电源系统硬件结构、软件设计及调试结果,其中,重点介绍了数字化控制器的硬件结构和软件工作流程.数字化控制器包括DSP 卡和ADC卡,采用了DSP和FPGA作为控制核心,通过光纤与远程IOC进行实时通讯,通过本地PC机串行口可设置电源回路参数.运行结果表明,新的数字控制开关电源系统很好地满足了轨道稳定性对其的要求.【期刊名称】《核技术》【年(卷),期】2010(033)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】数字控制电源;稳定性;DSP;ADC【作者】张海燕;金正方;邵杰;赵涛;蔡平【作者单位】中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥,230029【正文语种】中文【中图分类】TL503.5合肥同步辐射光源(HLS)由200 MeV电子直线加速器和800 MeV电子储存环组成。
储存环上共有44个校正线圈，用以进行闭轨校正，分别作为弯转磁铁和四极磁铁的附加线圈，绕在其铁芯上。
常规闭轨校正中，采用32个校正铁(水平、垂直方向各16个)，每块铁由一台双向电源(±20 A/10 V)供电，每4台电源放置在一台电源柜内，用一台设备对它们进行基本控制。
这些电源的主要技术方案为晶体管串联调整模式，经长期使用，老化已相当严重，运行故障明显增多。
电源的技术指标也有所降低，其控制精度和稳定性已不能满足轨道稳定性要求。
因此，我们对储存环校正铁电源系统进行了改造。
新电源系统为全数字化高稳定度恒流开关电源。
其主体结构采用十二相整流滤波＋H桥开关PWM模式，采用以数字信号处理器(DSP)为控制核心的数字方式实现电源的控制、保护电路及通讯接口等，其适应性、灵活性和数字环路控制能力大为提高，模拟电源控制器中常见的线路老化、误差、漂移、非线性不易补偿等问题大为减少，控制参数稳定高效[1,2]。
合肥光源束流能量标定装置张剑锋;徐宏亮;王琳;黄贵荣;孙葆根;李珏忻;何多慧【期刊名称】《中国科学技术大学学报》【年(卷),期】2007(000)005【摘要】为在合肥光源储存环上利用共振退极化的方法建立一套测量电子能量的装置,计算了储存环电子束流建立极化的时间、退极化场的分布、激发条带的功率以及退极化时间,并且利用束损系统测量了由于耦合度和腔压变化造成的束流托歇克的变化,以期用现有的束损系统监测退极化造成的束流托歇克的变化.【总页数】4页(P505-508)【作者】张剑锋;徐宏亮;王琳;黄贵荣;孙葆根;李珏忻;何多慧【作者单位】中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥,230029【正文语种】中文【中图分类】TL506【相关文献】1.合肥光源钮扣型束流位置检测器的离线标定 [J], 杨永良;程超才;孙葆根;马天骥;卢平;邹俊颖2.数字束流位置处理器在合肥光源束流诊断中的应用 [J], 曹涌;孙葆根;卢平;王宝云;张春晖3.合肥光源注入过程中束流负载效应和束流强度限制 [J], 王琳;徐宏亮;冯光耀;李永军;李为民;刘祖平4.合肥光源束流能量标定装置 [J], 张剑锋;徐宏亮;王琳;黄贵荣;孙葆根;李珏忻;何多慧5.基于嵌入式EPICS的合肥光源储存环束流损失监测系统 [J], Cai Yuanqi;Tang Leilei;Zhou Zeran因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
合肥光源储存环束流三维参数测量系统介绍十几天不发博，竟然憋了这么怪怪的标题，合肥光源储存环纵向震荡可视化展示初步结果，这个链接里的可视化展示，发现用鼎阳SDS6204示波器10GHz高采样率能很好的测出逐束团的流强以及纵向震荡信息。
对这种高采样率原始波形的分析提取更多的信息就有了更多的信心和动力继续做下去。
那个还只是BPM4路电极信号通过合路器成一路的结果，如果4路同时采，应该是可以得到横向X、Y的位置信息，之后通过对位置信息的分析，应该是可以得到工作点的。
本来想今年再买台SDS6204，不过等拿到手估计又要好几个月了，就想着找鼎阳借一台，可是要等到月底才能匀过来，实在等不及，就拿手头上有的力科6104A示波器凑合用一下。
这款示波器带宽1G，对合肥光源204MHz，4.533nS间隔的这种逐束团的信号采集还算够用，不过和2G带宽的还是有些差距，通过下图对比就可以看出来：左边的头尾展开的波形是鼎阳2G带宽示波器采的，右边的是力科1G带宽示波器采的，看画红标的部分，信号质量和左边的还是要差很多，下降的拖泥带水，拖尾的情况比较严重。
四路同时测，增加了X，Y的逐束团信息，以及FFT其数据的频谱：上面图的信息还算丰富，鼎阳示波器采一路合信号标为硬合，力科的标为软合，流强和纵向震荡信息，以及每个束团的逐圈纵向震荡频谱，上图中硬合和软合的都有。
逐束团X，Y的信息，以及每个束团的逐圈频谱是软合独有的。
纵向震荡时间范围差不多在200pS范围内，按204MHz一个周期360度换算成相位差不多正负7.3度左右，每个束团逐圈纵向震荡频谱的最大峰位在14KHz左右，和逐束团反馈系统测量结果一致；软合和硬合测的BPM的位置不同，其纵向震荡频谱的峰位对的上，和X，Y 逐圈位置的频谱峰位也对的上。
本来担心X，Y的逐圈位置这么简单的每段积分之后差比和是否靠谱，但是看上面有些规律的逐束团位置的二维图，感觉还是可靠，每个束团的逐圈位置变化范围差不多不到1mm，libera的逐圈数据也差不多0.Xmm范围，每个波形逐束团位置信息简单平均算出来的X，Y位置在20um范围内，rms差不多几个um，和libera的sa数据有很大差距，其测的位置只在3um范围内变动，零点几um的rms。
线性系统校正的MATLAB方法线性系统校正的matlab方法已知系统开环传递函数如下：试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，相角裕度为，并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图。
未校正前单位阶跃响应曲线，因为静态速度误差小于5，故新的开环传递函数为：单位阶跃响应程序：den=conv([0.1 1],[0.3 1]);den2=conv([1 0],den);num=5;gine=tf(num,den2); figure(1);margin(gine);for i=0:0.01:10wm=i;L=bode(gine,wm);LWC=20*log10(L);a=10^(-0.1*LWC);T=1/(wm*sqrt(a));phi=asin((a-1)/(a+1));Gc=tf([a*T 1],[T 1]);G=Gc*gine;[h0 r wx wc]=margin(G);if r>=40fprintf('phi=%2f\n rz=%2f\n a=%2f\n LWC=%2f\n T=%2f\n',phi,rz,a,LWC,T)figure(2);bode(G,'r',gine,'b--');grid;figure(3);margin(G);breakendendt=0:0.01:10;figure(4);y2=feedback(G,1);step(y2);grid hold ont=0:0.01:10;y1=feedback(gine,1);step(y1);grid得到校正函数前后的bode比较图如下图1：图1 得到系统校正前后的阶跃响应比较如下图2：图2。
合肥光源逐束团流强及高灵敏度工作点测量系统的研究本论文主要研究内容是合肥光源逐束团流强和高灵敏的工作点测量系统的研究。
在充分调研国内外加速器实验室的测量方案的基础上,设计了两套全新的束流测量和诊断系统。
逐束团流强测量系统利用超快光电探测器把同步辐射的光脉冲信号转换为电信号,再进行处理得到逐束团流强。
新的高灵敏工作点测量系统则是使用(Direct Diode Detector Baseband Tune)3D-BBQ技术可以在没有激励信号的条件下测量工作点,不会对储存环中的束流引起扰动,具有可以成为实时在线测量工作点系统的潜力,有极高的应用价值。
本文首先介绍了与本论文相关的加速器物理。
从整体上定性地介绍了加速器储存环的物理,给出了束流的横向转换矩阵、β函数和横向振荡等理论知识进而引入了工作点这一个重要概念,同时还介绍了束流流强及同步辐射这些与我们设计的两套系统密切相关的物理参数,并给出了工作点和束流流强在束流测量与诊断领域的基本理论。
其次介绍了基于同步辐射的逐束团流强测量系统的设计与实现。
介绍了合肥光源储存环B8光束线的基本情况,确定了用于基于同步辐射的逐束团流强测量系统的光路设计。
计算了在光电探测器处同步光的功率,确定了超快光电探测器的型号是滨松公司的G4176-03光电探测器。
介绍了利用等效时间采样算法重构束流的时域波形。
为了确定逐束团的绝对流强,使用了直流流强变压器(DCCT)系统得到束流的直流流强,并对DCCT系统的进行了误差分析和分辨率测试。
使用基于同步辐射的逐束团流强测量系统分别在日常运行多束团模式、单束团及一个摩尔斯码编码的“HLS”填充模式下进行了逐束团流强测量实验,得到了相关实验结果。
最后介绍了高灵敏度的工作点测量系统的设计与实现。
介绍了3D-BBQ技术的基本原理,根据合肥光源储存环参数,设计了 3D-BBQ的前端电子学模块,并进行了模拟仿真实验。
根据仿真结果,制作了前端电子学的实物PCB板。
