摘要：In this paper,in order to achieve the output signal processing of cavity beam position monitor(CBPM),we develop a digital intermediate frequency receiver architecture based signal processing system,which consists of radio frequency(RF) front end and high speed data acquisition *** beam position resolution in the CBPM signal processing system is superior to 1μ*** signal processing algorithms,fast Fourier transform(FFT) and digital down converter(DDC),are evaluated offline using MATLAB platform,and both can be used to achieve,the CW input signal,position resolutions of 0.31μm and 0.10μm at -16 *** DDC algorithm for its good compatibility is downloaded into the FPGA to realize online measurement,reaching the position resolution of 0.49μm due to truncation *** whole system works well and the performance meets design target.

摘要：上海同步辐射装置SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)拟构建现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)数字信号处理模块为基础的横向反馈系统。基于最小二乘法的滤波器设计,能满足横向反馈对增益和相位的特殊要求,优化设计可节省3倍横向反馈功率。本文通过AT(Accelerator Tool)程序仿真,验证滤波器相位偏移特性,及反馈系统增益与横向反馈衰减时间指标之间的计算关系。并进一步研究衰减时间与横向反馈Kicker功率之间的关系。

摘要：为满足高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器(Beam Position Monitor,BPM)。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形(HEPS增强器)与八边形(BEPCⅡ储存环)管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。

摘要：上海光源(SSRF)正在构建基于数字信号处理模块的横向反馈系统。FPGA(Field Programmable Gate Array)结构可以调节数字板FIR滤波器的参数,具有较好的灵活性。图形用户界面(GUI,Graphical User Interface)程序用来实现滤波器设计,并生成供数字板下载的逗号分隔符.csv(Comma Separated Value)文件。我们通过调节横向工作点处增益和相位,使滤波效果达到最优化。本文介绍了SSRF横向反馈对单束团束流情况下的实验结果,已能够证明数字板调节的灵活性。系统在多束团情况下的研究将要进行。

摘要：纽扣电极型探头主要用于束流横向位置测量,在拾取束流信号的同时会存在发热形变问题,有可能引入额外的系统测量误差,极端情况下甚至会导致设备损坏,在强流电子储存环的设计和运行中对此问题需要加以研究。介绍了上海光源储存环纽扣电极的束流负载热效应的分析建模方法,对不同束流流强、不同填充模式下的电极发热问题进行了ANASYS仿真分析。结果表明,在上海光源所有设计运行模式下,电极因束流负载引起的发热形变均小于加工公差,对位置测量的影响可基本忽略,但极端情况下探头内的温度可达270°C,存在一定的设备损坏风险,需要提出相应对策。

摘要：上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源,其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点,预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求,在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统(SBPM)作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计,由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器(DBPM)组成,系统设计上借鉴上海同步辐射光源(SSRF)的同类型设备,并根据SXFEL的特点做了进一步的优化,束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7μm@188 pC,达到国际先进水平,满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。

摘要：本文简述了上海光源储存环位置测量系统的物理需求、基本设计思想以及软硬件结构,对其中采用的数字束流位置信号处理器、高精度纽扣型束流位置探头、信号传输网络等关键部件的研制、安装情况进行了详细介绍。该系统经一年调试优化现已投入日常运行,结果表明位置分辨率达到亚微米量级,优于上海光源设计要求。

摘要：上海软X射线自由电子激光装置(Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser,SXFEL)需1个分辨率达到亚μm量级的束流位置测量系统,并采用基于束流准直的方法实现波荡器段电子束与光子束的紧密重合。为此设计研制了1个由C波段腔式探头、单路混频至低中频的射频前端以及自主研发的专用数字信号束流位置处理器(digital beam position monitor processor,DBPM)构成的腔式束流位置测量(cavity beam position monitor,CBPM)系统。本文对系统的设计、软硬件结构、系统搭建进行了介绍,并基于漂移段搭建的3个紧邻的CBPM阵列完成了在线系统性能评估。束流实验结果表明,在束团电荷量为500 pC、系统动态范围在±800μm的条件下,位置分辨率可达880 nm,这也是国内首次研制成功可在线运行的具有亚μm位置分辨率的CBPM系统。此外,采用CBPM的相位腔进行相对束团电荷量、束团到达时间的测量,其性能评估结果也均优于SXFEL设计要求。

摘要：高速列车通过隧道时将会在隧道内引起相当复杂的气体压力波动,这是由于列车进入隧道时在隧道入口产生的压力波在隧道内来回传递并与列车经过时的气体压力扰动相互叠加的结果。从车体强度设计和列车运行安全性角度考虑,希望了解隧道内可能的最大气体正、负压力大小及其发生位置;气体压力波动与列车运行速度的关系。通过流体力学方程三维动态数值计算,仿真分析列车高速通过隧道的过程。计算结果证明了入口压力波效应与列车经过的扰动效应的叠加关系,得到列车通过时隧道内最大正压和最大负压发生的可能位置,以及最大正压值与最大负压值与车速间的关系式。可为高速铁路隧道和高速列车设计提供参考。