留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

数字束流位置探测器通道自动增益校准方法的研究与实现

高国栋 曹建社 刘智 杜垚垚 叶强 麻惠洲 随艳峰 岳军会 何俊 徐韬光 杨静 张醒儿 唐旭辉 魏书军

高国栋, 曹建社, 刘智, 等. 数字束流位置探测器通道自动增益校准方法的研究与实现[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 094006. doi: 10.11884/HPLPB202133.210202
引用本文: 高国栋, 曹建社, 刘智, 等. 数字束流位置探测器通道自动增益校准方法的研究与实现[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 094006. doi: 10.11884/HPLPB202133.210202
Gao Guodong, Cao Jianshe, Liu Zhi, et al. Study and implementation of automatic gain calibration method for 4-channel digital beam position monitor[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 094006. doi: 10.11884/HPLPB202133.210202
Citation: Gao Guodong, Cao Jianshe, Liu Zhi, et al. Study and implementation of automatic gain calibration method for 4-channel digital beam position monitor[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 094006. doi: 10.11884/HPLPB202133.210202

数字束流位置探测器通道自动增益校准方法的研究与实现

doi: 10.11884/HPLPB202133.210202
基金项目: 中国科学院青年创新促进会(No.Y202005)中国科学院重大科技基础设施重大成果培育项目(No.E01G74Y2)
详细信息
    作者简介:

    高国栋,gaoguodong@ihep.ac.cn

    通讯作者:

    曹建社,caojs@ihep.ac.cn

  • 中图分类号: TL506

Study and implementation of automatic gain calibration method for 4-channel digital beam position monitor

  • 摘要: 在现有硬件基础上,基于BPM测量准确度的需求,在自制的电子学FPGA芯片内,通过Verilog语言实现了一种数字BPM采样数据增益自动校准的设计。首先介绍了自动增益校准模块的系统总体设计;然后对模块的实现方法做了详细说明,设计并搭建了ADC数据自动增益校准测试平台以验证自动增益较准模块的功能;最后介绍了该设计在BPM通道标定中的应用。实验结果表明,该方法可以实现4通道增益一致,使ADC采样后的数据幅度相同,有效解决了由通道增益不一致引起的测量偏差,以及工程应用中ADC数据幅度校准工作量大且难于操作的问题,将在BPM系统通道自动标定中发挥重要作用。
  • 图  1  自动增益校准逻辑系统框图

    Figure  1.  Block diagram of automatic gain calibration system

    图  2  BPM数字采样处理电路结构框图

    Figure  2.  Structure diagram of BPM digital sampling and processing circuit

    图  3  ADC采样数据自动增益校准原理框图

    Figure  3.  Block diagram of ADC sampling data automatic gain correction

    图  4  数据处理流程图

    Figure  4.  Data processing flow chart

    图  5  ADC数据自动增益校准前数据示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of ADC data before automatic gain calibration

    图  6  ADC数据自动增益校准后数据示意图

    Figure  6.  Schematic diagram after ADC data automatic gain calibration

    图  7  数字BPM在线标定原理示意图

    Figure  7.  Schematic diagram of online calibration principle of digital BPM

  • [1] 张醒儿, 张琪, 曹建社, 等. 高能同步辐射光源逐束团束流位置测量电子学研制[J]. 原子能科学技术, 2020, 54(9):1709-1714. (Zhang Xing’er, Zhang Qi, Cao JianShe, et al. Development of beam position measurement electronics for high energy synchrotron radiation source[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2020, 54(9): 1709-1714 doi: 10.7538/yzk.2019.youxian.0708
    [2] 中国科学院高能物理研究所. HEPS-TF束测系统初步设计报告[R]. 北京: 中国科学院高能物理研究所, 2015.

    Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences. Preliminary design report of HEPS-TF beam measurement system[R]. Beijing: Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, 2015
    [3] 随艳峰, 杜垚垚, 叶强, 等. 基于BEPCⅡ数字束流位置测量系统电子学系统的设计与实现[J]. 原子能科学技术, 2020, 54(1):172-178. (Sui Yanfeng, Du Yaoyao, Ye Qiang, et al. Design and implementation of electronic system based on BEPC Ⅱ digital beam position measurement system[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2020, 54(1): 172-178 doi: 10.7538/yzk.2019.youxian.0044
    [4] 张醒儿, 杜垚垚, 张琪, 等. 基于BEPCⅡ数据的数字束流位置测量器算法离线分析[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30:105103. (Zhang Xing’er, Du Yaoyao, Zhang Qi, et al. Offline analysis of digital beam position measurement algorithm based on BEPCII data[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 105103 doi: 10.11884/HPLPB201830.170523
    [5] 赖龙伟, 冷用斌, 阎映炳, 等. 数字BPM信号处理器的研制进展[J]. 原子能科学技术, 2015, 49(S2):607-610. (Lai Longwei, Leng Yongbin, Yan Yingbing, et al. Development of digital BPM signal processor[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2015, 49(S2): 607-610
    [6] 易星. 加速器束流诊断中数字BPM系统研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2012.

    Yi Xing. Research on digital BPM system in accelerator beam diagnosis. Hefei: University of Science and Technology of China, 2012
    [7] 叶强, 马宇飞, 随艳峰, 等. 数字BPM数字采集电子学研制[C]//第十九届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集. 2018.

    Ye Qiang, Ma Yufei, Sui Yanfeng, et al. Development of digital BPM digital acquisition electronics[C]//Proceedings of the 19th National Annual Conference on Nuclear Electronics and Nuclear Detection Technology. 2018
    [8] 马宇飞, 曹建社, 杜垚垚, 等. 数字BPM的通道系数获取及幅度自动校准的方法和系统: CN108897034B[P]. 2019-10-25.

    Ma Yufei, Cao Jianshe, Du Yaoyao, et al. Method and system of channel coefficient acquisition and gain automatic calibration for digital BPM: CN108897034B. 2019-10-25
    [9] 马宇飞, 周嘉申, 曹建社, 等. 基于BEPCⅡ的数字束流位置探测器信号处理算法的FPGA实现[J]. 原子能科学技术, 2018, 52(10):1874-1878. (Ma Yufei, Zhou Jiashen, Cao Jianshe, et al. FPGA implementation of signal processing algorithm for digital beam position detector based on BEPCII[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2018, 52(10): 1874-1878 doi: 10.7538/yzk.2018.youxian.0093
  • 加载中
图(7)
计量
  • 文章访问数:  811
  • HTML全文浏览量:  527
  • PDF下载量:  52
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-26
  • 修回日期:  2021-07-21
  • 网络出版日期:  2021-08-12
  • 刊出日期:  2021-09-15

目录

    /

    返回文章
    返回