[发明专利]一种逐束团三维位置测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种逐束团三维位置测量系统，包括若干钮扣型束流位置探头，其特征在于，每个束流位置探头均通过同轴电缆与一分相采样电路相连，所述分相采样电路与一数据采集系统电连接，所述数据采集系统与一定时系统电连接，并且所述数据采集系统包括时钟信号接口，所述定时系统具有时钟信号，所述时钟信号通过移相器与所述时钟信号接口相连；同轴电缆将束流位置探头输出的电压信号引出，输入至分相采样电路；所述分相采样电路包括若干功分器，功分器用于将输入的每个电压信号分成两路，每个功分器的输出端均与第一电缆和第二电缆相连，所述第一电缆和所述第二电缆之间具有固定延迟时间，使得两路电压信号具有固定相位差；所述数据采集系统包括若干通道，每个第一电缆和第二电缆均与其中一个通道相连；所述数据采集系统还包括触发信号接口，所述定时系统还具有触发信号，所述触发信号与所述触发信号接口相连，能够保证数据采集的起始位置对齐；移相器能够遍历整个束团，其通过调节时钟信号来控制采样点位置，使得采样点位置保持在电压信号过零点上下两端靠近峰值点处。

2.根据权利要求1所述的逐束团三维位置测量系统，其特征在于，所述固定延迟时间为300ps。

3.一种逐束团三维位置测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1，提供如权利要求1-2之一所述的逐束团三维位置测量系统；

步骤S2，将模式选择为单束团填充模式，每个束流位置探头对束团进行感应，并将感应到的束团电压信号输入至分相采样电路，利用所述分相采样电路对束团电压信号进行分相，利用数据采集系统采集具有固定相位差的两个采样点的数据；

步骤S3，利用所述逐束团三维位置测量系统的移相器对时钟信号进行调节，构建束团响应函数；

步骤S4，根据所述束团响应函数，建立束团电压信号的相位查找表和幅度查找表；

步骤S5，选择新的束团填充模式，每个束流位置探头对新束团进行感应，并将感应到的新束团电压信号输入至所述分相采样电路，利用所述分相采样电路对新束团电压信号进行分相，利用所述数据采集系统采集具有固定相位差的两个新的采样点的数据；

步骤S6，根据两个新的采样点的数据以及所述相位查找表和幅度查找表，通过模式匹配找出对应的相位和幅度信息，并根据所述相位和幅度信息获取逐束团三维位置信息；

所述步骤S3中构建束团响应函数的方法为：对所述时钟信号每次增加固定相移，并记录所述数据采集系统采集到的数据，直至遍历整个束团，再通过数据拼接的方式构建完整的束团响应函数；

所述步骤S4包括：

步骤S41，对所述束团响应函数进行固定相移的延迟扫描，每次扫描均采集具有固定相位差的两个采样点的幅度、相位，其中两个采样点的幅度分别为：V_1,i,V_2,i,i＝1,2,...,N，N为正整数，同时采集过零点的相位和峰值点的幅度；

步骤S42，计算所述两个采样点的幅度和差之比以及第一个采样点与过零点之间的相位差建立相位查找表

步骤S43，计算所述两个采样点的幅度之比以及第一个采样点与峰值点之间的幅度比建立幅度查找表

4.根据权利要求3所述的逐束团三维位置测量方法，其特征在于，所述束团响应函数延迟扫描的固定相移采用1ps。

5.根据权利要求3所述的逐束团三维位置测量方法，其特征在于，所述步骤S6包括：

步骤S61，获取两个新的采样点的幅度，其中两个新的采样点的幅度分别为：V'_1,i,V'_2,i,i＝1,2,...,N，N为正整数，计算所述两个新的采样点的幅度和差之比以及幅度之比

步骤S62，根据两个新的采样点的幅度和差之比在相位查找表中找到对应的相位

步骤S63，根据两个新的采样点的幅度之比在幅度查找表中找到第一个新的采样点与对应的峰值点的比值计算出新束团电压信号在每个束流位置探头处的峰值，利用差比和公式求出束团横向位置。