论文部分内容阅读
工作点是储存环十分重要的参数,工作点的大小可以反映储存环能否稳定的运行。目前国内外的大型加速器都有工作点测量系统。对于同步辐射光源的电子储存环而言,由于横向beta振荡的振幅较小,进行工作点测量时通常需要外加激励信号。扫频激励信号和窄带白噪声激励信号是工作点测量中经常用到的激励信号类型,但是不同激励信号类型各有优缺点,满足不同的机器研究。合肥光源现有的工作点测量系统是基于频谱仪的扫频激励测量。本论文充分调研了多个工作点测量系统方案,在综合各个实验方案和了解了相关理论的基础上,提出了由前端电子学、FPGA、ARM和上位机构成的工作点测量系统架构,该系统架构充分发挥了 FPGA的在线可编程特性,可以适应和满足多种不同的机器研究的测量需求。论文首先对工作点测量原理做了简单的介绍,并调研了目前各加速器实验室所采用的工作点测量的技术。论文第三章对基于FPGA的工作点测量系统架构和各个模块的功能以及实现方法做了详细介绍。FPGA功能模块主要包括信号激励,信号采集以及通信模块,信号激励模块包括参数化的扫频激励信号和白噪声激励信号,信号采集部分主要通过FPGA来控制ADC,并将ADC采集得到的数字信号经过滤波,抽取等操作存储到RAM中。ARM的主要功能是对数字信号进行傅里叶变换FFT以及寻找变换后的幅度的峰值,其次是起一个桥梁的作用,上位机GUI程序通过ARM可对FPGA内部状态寄存器进行读写操作。FPGA和ARM间的数据通过AXI4总线协议进行传输,ARM和上位机的数据传输通过socket编程实现。论文的第四章介绍了基于FPGA的工作点测量系统在合肥光源电子储存环进行的相关实验,在线实验结果表明,工作点在扫频激励模式下,水平和垂直方向的统计分辨率分别为0.0006/0.0001,白噪声激励模式下,水平和垂直方向的统计分辨率分别为的0.0007/0.0036。系统进一步改进,还可测量同步振荡阻尼时间、色品等,为合肥光源储存环提供更丰富的束流测量手段。系统结构紧凑,成本较低,功能丰富,可在线编程满足不同机器研究需求。