[发明专利]射频超导腔打火类型在线甄别方法及系统

说明书

本发明涉及一种射频超导腔打火类型在线甄别方法及系统，包括：基于在线测量的腔体取样信号Psubgt;t/subgt;、腔体入射信号Psubgt;f/subgt;及腔体反射信号Psubgt;r/subgt;得到超导腔的腔压Vsubgt;c/subgt;、前向电压Vsubgt;f/subgt;和反向电压Vsubgt;r/subgt;；基于前向电压Vsubgt;f/subgt;和反向电压Vsubgt;r/subgt;，重新构造出超导腔腔压Usubgt;c/subgt;；基于超导腔的腔压Vsubgt;c/subgt;判定打火事件是否发生；当判定打火时间时，基于超导腔腔压Usubgt;c/subgt;在打火事件前后的变化量判别打火类型。本发明能够实现超导腔打火类型的在线甄别，为抑制超导腔群体性故障提供了前提条件。

技术领域

本发明是关于一种射频超导腔打火类型在线甄别方法及系统，涉及粒子加速器领域。

背景技术

射频超导腔(超导腔)因具备低损耗、高梯度等优势，非常适合在连续波(CW)或长脉冲模式下加速高平均流强束流。近年来，当前国内外在建、筹建及计划中的加速器前沿领域重大项目都将射频超导技术作为首选方案。超导腔工作带宽一般为几十到几百Hz，极窄的带宽导致腔体在受到干扰(如机械振动)而产生失谐时极易发生故障。因此，每个超导腔均需配备实时数字化射频低电平控制系统(以下简称低电平系统)以维持其运行稳定性。

打火故障是超导腔在高梯度运行时普遍存在的较严重的问题。按照打火类型，可以将打火事件分为闪断和电失超两种情况。二者均会导致场致发射电子轰击超导腔的信号提取耦合器，造成表征超导腔腔压(V_c)的腔体取样(P_t)信号出现异常(表现为P_t信号中出现瞬时强干扰)。闪断事件不会对真实腔压造成较大影响，可以通过低电平数字信号算法予以解决。但是电失超事件通常大量消耗腔体储能，在微秒量级造成V_c大幅度减少，进一步还可能触发其它腔体故障(例如：机电振荡或热失超)，最终导致多个超导腔出现群体性故障。

因此，在判定超导腔频繁电失超时，需采取必要应对措施(例如：降低故障腔射频电场、关闭故障腔等)。由于闪断和电失超均会在P_t信号中形成相似的瞬时强干扰，低电平系统不能在线甄别这两种类型的打火事件，因而也无法针对性地为电失超事件制定解决方案。综上，在线甄别超导腔打火事件类型，是缓解超导腔群体性故障的前提，更关系到未来高功率、高流强射频超导加速器的运行稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本发明的目的是提供一种射频超导腔打火类型在线甄别方法及系统，能够准确甄别超导腔打火类型，为提升超导腔的运行稳定性奠定基础。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供的射频超导腔打火类型在线甄别方法，包括：

基于在线测量的腔体取样信号P_t、腔体入射信号P_f及腔体反射信号P_r得到超导腔的腔压V_c、前向电压V_f和反向电压V_r；

基于前向电压V_f和反向电压V_r，重新构造出超导腔腔压U_c；

基于超导腔的腔压V_c判定打火事件是否发生；

当判定为打火发生时，基于超导腔腔压U_c在打火事件前后的变化量判别打火类型。

进一步地，基于在线测量的腔体取样信号P_t、腔体入射信号P_f及腔体反射信号P_r得到超导腔的腔压V_c、前向电压V_f和反向电压V_r，包括：