在加速器运行过程中,若加速器实际能量与加速器预设能量不符,会对实验造成不可估量的后果,这时就需要对加速器的能量进行在线监测,并在实际能量与设定能量不符时切断束流,并报警。能量监测有两种方式,一种是通过能量与高频射频信号频率的关系,测出高频射频信号频率,求出能量;另一种是通过能量与二极铁电流的关系,测出二极铁电流,求出能量。对于能量与二极铁电流值之间关系,有线性区和非线性区两种关系,不利于程序建立。故在实践中采用了能量与高频射频信号频率之间关系测量同步加速器的能量。频率分析可以使用软件和硬件多种方法来实现,但纯软件方法无法分析实时信号,而且无法在亚毫秒时间内给出频率分析结果;纯硬件方法数据传输和处理却比较困难。目前业界使用很广泛的可编程逻辑器件FPGA提供了软硬兼顾的解决方案,FPGA程序由硬件逻辑单元实现,实时信号接入及处理很方便,编程使用VHDL语言,逻辑组织和数据处理也非常灵活。因此,使用FPGA成为比较理想的实现方法。本文选定方案为,控制机箱采用NI的PXIe-1082 8槽机箱,控制器采用PXIe-8135控制器,数据采集采用NI 5751B适配器,编程器件采用NI PXIe-7975R,设计软件采用NI Lab VIEW。设计思路是采用FFT方式来计算信号频率,并实时求出频率对应的能量。由于采集到的RF信号为模拟信号,因此首先需要通过ADC模块将模拟信号转换为数字信号,之后对其进行FFT计算,利用冒泡排序法,找出最大值,计算出实际频率,然后根据加速器预设能量计算出对应预设频率,对比频率,若是超出误差范围就引发联锁切断束流。在设计的过程中,为了满足本系统△f低于2KHz的要求,又由于Lab VIEW中单通道单采样FFT对采样点数的限制,本设计采用了降低采样频率fs的方法来降低△f以满足系统要求。在软件系统整体设计中对外提供OPC UA变量接口,使得任何外部应用程序都可以在遵守OPC UA协议的条件下使用能量监测系统。在服务端设计中使用Lab VIEW提供的.net接口,将服务端命令调用等复杂逻辑方法封装为DLL,在Lab VIEW中进行调用。然后,对系统进行测试。分别模拟频率正常和频率出错的情况以及能量正常和能量出错的情况,验证整个系统的功能和准确性。最后,对该设计以及自己所学做出总结,并且提出下一步的工作。