[发明专利]一种逐束团三维位置测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及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，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，且所述数据采集系统与一定时系统电连接。本发明的逐束团三维位置测量系统节约了测量时间并且保证了数据一致性。本发明还涉及一种逐束团三维位置测量方法，采用分相采样技术，并通过建立查找表进行模式匹配的方式获取信号幅度和相位信息，不仅避免了线性拟合带来的测量误差，还有效去除了时钟抖动和相位振荡带来的影响，提高了逐束团三维位置信息提取的精度。

技术领域

本发明涉及粒子加速器物理束流诊断技术，更具体地涉及一种逐束团三维位置测量系统及测量方法。

背景技术

对于多电极的束流位置探测器，以图1所示的电子储存环上的带有四个电极A、B、C、D的钮扣型束流位置探测器(探头)(BPM)为例，为获得逐束团三维位置信息(横向位置、纵向相位)，当前的测量方法为先对四个电极输出的信号分别进行处理，再用数据采集板卡进行采样。具体地，测量原理如图2所示，先搭一套横向位置采集系统，利用峰值检测技术分别获取四个电极信号的峰值点，通过差比和算法提取位置信息。然后搭一套纵向相位采集系统，利用过零检测技术获取四个电极信号的过零点的附近两点，再通过线性拟合提取相位信息。其中，差比和算法公式如下：

式中，U表示水平位置，V表示垂直位置。

上述两套系统的信号采样点需通过采集系统的外部时钟控制，在横向位置系统中，需保证每个电极信号的采样点都位于峰值点处，但外部时钟的抖动和束团相位的振荡均会造成峰值点采样的偏移，从而导致测量存在误差。而在纵向相位系统中，需保证两个存在固定相位差(T)的采样点位于信号上升沿线性区，但外部时钟的抖动同样会带来采样点相位偏移，造成测量误差。并且，由于每个电极获得的感应电压信号为类正弦信号，而正弦信号过零点处是近似线性而并非正常的线性关系，所以拟合得到的过零点相位存在偏差。另外，这种测量方法需要用到更多的实验仪器，而且对于逐束团三维位置测量的同步采样要求很高。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种逐束团三维位置测量系统及测量方法，能够减小测量误差，并且提高逐束团三维位置信息提取的精度。

本发明提供的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，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。

进一步地，所述分相采样电路包括若干功分器，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。

优选地，所述固定延迟时间为300ps。

进一步地，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。

进一步地，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。

本发明还提供一种逐束团三维位置测量方法，包括：

步骤S1，提供如权利要求1-5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。