[发明专利]新型回旋加速器幅度稳定度测量系统

说明书

本发明公开了一种新型回旋加速器幅度稳定度测量系统，pickup取样信号通过电容耦合提取腔体信号，并作为幅度稳定度测定的取样信号；信号调理模块包括压控放大器和压控衰减器，信号调理模块用于将取样信号调理到数字化动态滤波器的动态范围内，并将信号输出至数字化动态滤波器；数字化动态检波器包括模拟数字转换器、可编程逻辑门阵列、锁相环和电源模块；LABVIEW显控界面主要为新型回旋加速器幅度稳定度提供信号处理和显示功能。本发明能够针对腔体的取样信号进行精确检波整形，并输出为TTL电平的数字化高精度动态检波信号，本发明具有系统集成化程度高、体积小、制造简单、性能稳定可靠、通用性好等特点。

技术领域

本发明属于回旋加速器技术领域，具体是涉及新型回旋加速器幅度稳定度测量系统。

背景技术

超导回旋加速器因其特有的紧凑特性和低功耗等特性越来越广泛的应用于PET(positron emission tomography)诊断、同位素生产和质子治疗等医学领域。其中，谐振腔是超导回旋加速器重要的部件之一，谐振腔主要提供离子加速的电场。谐振腔的工作状态直接影响束流品质。但是在谐振腔运行的过程中由于电磁热效应、机械振动、束流负载效应等因素，会导致谐振腔不能稳定的运行在规定的工作状态下，导致功率源反射功率过大，损坏传输系统和功率源，谐振腔的失谐导致谐振腔间隙电压不稳定导致束流品质的下降和束流丢失。为了解决此类问题，幅度稳定控制系统是回旋加速器腔体低电平控制系统的主要组成部分，其主要功能是完成整个加速器系统各腔体之间的高频幅值的设定与稳定、杂波调制的抑制等。随着数字化技术的提高，国内外的高频低电平控制经历了从纯模拟技术实现到半模拟半数字实现，再到纯数字技术实现，超导回旋加速器SC200为了保持低电平控制系统的低延迟和灵活性，采用半模拟半数字技术实现低电平控制系统完成对超导回旋加速器腔体电压的稳定控制。对于超导回旋加速器SC200的长期幅度稳定度要求达到0.04％，这就需要一种测量系统能够度量超导回旋加速器的幅度。超导回旋加速器幅度稳定度测量方法可以分为三类，一类采用频谱法和示波器法，该方法主要通过将腔体取样信号和频谱仪直接相连，通过频谱仪提取腔体的电压信号，从而判断腔体电压的稳定特性，该方法的优点是直接方便，易于操作。但干扰较大造成电压稳定度的测量误差较大，适用于杂波和噪声较小系统。一类采用SR844锁定放大器测量幅度稳定度，与频谱法连接方式相同，将腔体取样信号和SR844锁定放大器直接相连，通过SR844锁定放大器提取腔体的电压信号，从而判断腔体电压的稳定特性。由于测量仪器SR844锁定放大器的增益准确度为±0.25dB,增益稳定度为0.2％/℃，达不到测量幅度稳定度指标的所需精度。所以SR844锁定放大器测量结果仅作为参考。另外一类测量腔体幅度稳定度的方法是间接测量法，该方法将提取的腔体信号传输都模拟动态检波器，然后将模拟动态检波器的出输值传入到动态信号分析仪。该测量方法相比较与前两种测量方法精度较高，但是这种系统主要采用模拟器件实现，具有体积大、功耗低等缺点，在高精度系统中已经逐渐被淘汰。微波检波器和数字正交检波器逐渐成为新的检波方式，微波检波器主要通过微波器件实现对幅度的提取和直接判决操作，而数字正交检波器主要是通过AD采样后直接采样数据进行幅度提取和判决操作。

发明内容

本发明的目的在于提供新型回旋加速器幅度稳定度测量系统，能够针对腔体的取样信号进行精确检波整形，并输出为TTL电平的数字化高精度动态检波信号，本发明具有系统集成化程度高、体积小、制造简单、性能稳定可靠、通用性好等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

新型回旋加速器幅度稳定度测量系统，包括Pickup取样信号、信号调理模块、数字化动态滤波器、Labview显控界面；

所述pickup取样信号通过电容耦合提取腔体信号，并作为幅度稳定度测定的取样信号；

所述信号调理模块包括压控放大器和压控衰减器，所述信号调理模块用于将取样信号调理到数字化动态滤波器的动态范围内，并将信号输出至数字化动态滤波器；