CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2019年
用于XBPM的嵌入式数据采集分析系统
刘占军
Subtype硕士
Thesis Advisor龚培荣
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline信号与信息处理
KeywordX光位置探测器 Libera Photon 数据采集分析 输入重建算法
AbstractX光位置测量对于要求高品质、高稳定性的同步辐射光源具有重要的作用,它是同步辐射装置向广大用户提供可稳定使用光束的必不可少的条件之一,其测量值还是实验用户需要及时了解或掌握光束中心位置变化情况的主要参数之一,常作为获得高质量实验数据的预判条件之一。 上海光源前端区XBPM (X-ray Beam Position Monitor)探测器主要用于光束线X光位置的测量。该探测器在已建光束线站的调试中发挥了很大的作用,为了更好地建设上海光源光束线站工程,进一步提高X光的位置测量精度,以改善上海光源的供光质量,需要对该探测器进行升级改造;在设计新的前端区XBPM探测器的过程中,开展了基于新一代数字信号处理器Libera photon的X光位置测量数据采集分析系统的研究。同时,这种新的数据采集分析系统又将反过来促进已有XBPM探测器的改进和完善,以便更好地为实验用户服务。 新的前端区XBPM探测器的数据采集分析系统的硬件架构基于嵌入式数字信号处理器Libera photon。为了更好地使用它,最大限度地发挥其性能,论文中对Libera photon的硬件和软件结构进行了详细的分析和研究,并对各项相关的性能指标进行了较全面的测试;测试结果表明了该Libera photon处理器能满足上海光源前端区XBPM探测器的读出信号的测量要求。 该数据采集分析系统的软件开发平台是基于EPICS构建的。基于EPICS环境开发的前端区XBPM探测器的采集程序,使得该系统的采集处理结果能很方便地实现与其它系统的信息交换,将为用户的使用带来更多的便利。 影响X光位置测量精度的因素较多,对于安装了插入件的光束线来说,插入件磁隙Gap的大小就是一个较为重要的影响因素,一方面它会影响X光的强弱,在各个刀片电极上产生大小不同的光电流,使得计算出的光束中心位置发生变化;另一方面它将改变X光的能量,影响各个电极上的光电效应的产额,进而使得光束中心位置的计算结果出现偏差。然而,在某些特定的情况下,插入件Gap值的改变,虽然使得X光的能量和光斑的功率密度分布都发生了改变,但X光的中心位置并没有移动,只是根据公式计算得出的测量值变化了,即该测量值不再与实际的光斑位置相符合,这就需要对测量值进行修正或补偿,以满足X光实际位置指示的要求。 在分析比较了大量的BL15U1、BL17U1前端区XBPM探测器的运行数据记录之后,得出了Undulator插入件磁隙Gap的大小对光束中心计算结果的影响规律,并通过大量的数据计算,得出了Gap的大小和X光束中心位置测量偏差的定量关系。相对于某一最常用的插入件Gap值,随着Gap大小的变化,光束中心位置计算值的大小变化是和Gap值大小的改变相对应的,这种对应关系总的是非线性的,但在每个Gap值附近的对应关系却是近似线性的,即光束中心位置计算值的大小变化和Gap改变值的大小的对应关系呈分段近似线性,而分段线性的比率是和特定的Gap值大小相关的。 在此基础上,为了使前端区XBPM探测器的测量结果更加准确,可利用输入重建算法来补偿和修正前述因素的影响,并方便该探测器的运行和维护工作。因为该探测器在工作一段时间后需要重新标定校正系数k1和k2来计算其光束中心的位置测量值,而输入重建算法只是分析和找出Gap值与输入的计算电流的关系,一次性的确定输入电流的重建关系而已,只要插入件不做大的改变,并且k1和k2是在同一常用Gap值下标定出的结果,这种对应关系就不用变。本论文使用BL15U1、BL17U1光束线的几个常用Gap值下的运行数据记录,采用输入重建算法来补偿其输入的电流,再用同一k1、k2计算出对应的光束中心位置,使得新计算出的测量值准确地反映了光束中心的实际位置。即采用输入重建算法可以有效地修正插入件Gap改变引起的测量偏差。 最后,论文还对整个系统进行了总结,并给出了存在的问题以及改进和优化的方向,提出了一些未完成工作的思路。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14789
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2019年
Recommended Citation
GB/T 7714
刘占军. 用于XBPM的嵌入式数据采集分析系统[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
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