[发明专利]一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法及设备

说明书

本发明公开了一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法及设备，相关设备包括：模拟前端部分和数字处理部分；其中：模拟前端部分，利用欠采样技术对来自束流位置探测器的输入信号进行欠采样，并控制采样率为欠采样输出信号频率的4倍，从而得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列；数字信号处理部分，对数字正交I,Q序列通过降2倍采样率，再乘以正负±1得到I,Q两个序列，I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器与FIR滤波器降低数据速率后，经过CORDIC迭代算法单元计算束流位置探测器信号的幅度，进而计算束流位置。上述方案可通过简单的设备实现全数字的束流位置测量，不仅简化了数字处理算法的结构，还减轻了系统的处理压力与存储压力，同时，还提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及加速器束流诊断领域，尤其涉及一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法及设备。

背景技术

电子储存环是储存高速电子束流的设备，是粒子物理研究和同步辐射研究的重要设备。储存环中束流的特性是否满足要求，对实验研究至关重要。因而，我们需要束流测量系统对储存环内的束流进行监测和控制。

束流横截面的位置是电子储存环中的一个重要参数，目前有多种束流探测器可以用来探测其位置。探测器监测的信号需要经过电子学信号处理才可以被采集分析，常用的处理方法是正交变换。四路BPM探测器的信号通过正交变换后得到的正交序列,分别计算得到四个信号幅值，四路信号幅值通过差和比的方法计算出束流位置。但是，早期的全模拟以及模数混合正交变换存在着精度低，易受外界干扰，连接复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法及设备，可通过简单的设备实现全数字的束流位置测量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电子储存环中束流位置的数字化测量设备，包括：模拟前端部分和数字处理部分；其中：

模拟前端部分，利用欠采样技术对来自束流位置探测器的输入信号进行欠采样，并控制采样率为欠采样输出信号频率的4倍，从而得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列；

数字信号处理部分，对数字正交I,Q序列分别通过延时与不延时处理后降2倍采样率，再乘以正负±1得到I,Q两个序列，I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器与FIR滤波器降低数据速率后，经过CORDIC迭代算法单元计算束流位置探测器信号的幅度，进而计算束流位置。

一种电子储存环中束流位置的数字化测量方法，基于前述的设备实现，该方法步骤如下：

由模拟前端部分利用欠采样技术对来自束流位置探测器的输入信号进行欠采样，并控制采样率为欠采样输出信号频率的4倍，从而得到束流位置探测器输入信号的数字正交I,Q序列；

由数字信号处理部分对数字正交I,Q序列通过分别延时与不延时处理后降2倍采样率，再乘以正负±1得到I,Q两个序列，I,Q两个序列分别独自通过CIC抽取滤波器与FIR滤波器降低数据速率后，经过CORDIC迭代算法单元计算束流位置探测器信号的幅度，进而计算束流位置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，其主要具有如下优点：1)本发明通过欠采样，并控制采样率为欠采样后信号的4倍，直接将高频信号数字化，并得到束流位置探测器输入信号的数字正交序列。设备中所有的信号处理都集中在数字域，避免了复杂的模拟处理过程，简化了系统结构；直接得到数字化正交序列，大大简化了数字处理算法的结构。2)本发明通过CIC抽取滤波器和FIR滤波器降低I,Q序列的频率，减轻了系统的处理压力与存储压力。3)本发明使用CORDIC算法单元迭代，计算束流位置探测器输入信号的幅度，CORDIC算法简化了计算过程，提高了精度。

附图说明