| 题名 | 博士论文-中国散裂中子源快循环同步环的工作点测量 |
| 作者 | 杨晓宇 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 傅世年 |
| 关键词 | CSNS RCS 束流诊断 工作点 |
| 学位专业 | 核技术及应用 |
| 中文摘要 | 中国散裂中子源（CSNS）工程是生命科学、材料科学和核物理等诸多学科研究的平台。快循环同步环（RCS）是其重要的组成部分，工作点作为RCS环的一个重要参数，对加速器的运行起到重要的作用，因此工作点的准确测量就显得十分重要。论文结合了中国散裂中子源快循环同步环的工程需要，提出了条带型电极激励器对束流betatron振荡进行激励，后端采用现代数字信号处理的方法计算束流的工作点数值。课题对工作点测量的完整过程进行了研究，主要包括条带型电极激励器的设计，MATLAB环境下束流的动力学跟踪以及自适应滤波和现代谱估计在工作点测量中的应用。 对于条带型电极激励器的设计，课题首先对三种结构模型进行了阻抗匹配，并从尾场阻抗的角度选取圆弧形电极作为首选方案。然后对圆弧形方案进行了结构优化设计，确定了整个结构的尺寸，同时计算了束流功率损失下激励电极的性能的变化。 利用MATLAB加速器工具箱搭建了RCS环的Lattice结构，通过对束流进行动力学跟踪，检验了条带型电极激励器的工作性能，由于采用了白噪声作为激励信号，课题还对这种信号源的激励效率进行了研究。此外，课题还研究了空间电荷力对工作点的影响以及双束团情况下如何同时得到每个束团FFT的计算结果。 由于RCS环中的束流在整个加速过程中回旋频率是在变化的，BPM得到的位置信号呈现一种非周期的状态，传统的FIR滤波器的功能受到限制，而自适应滤波器可以在信号特征未知的情况下实现较好的滤波效果，因此课题中研究了自适应滤波器在工作点测量中的应用。论文中详细讨论了三种自适应滤波算法的特点，并在Simulink环境下搭建了自适应滤波器，其测试结果也令人满意。 与其他实验室采用FFT方法在频域进行工作点测量不同，课题中提出了基于参数模型的现代谱估计方法。与基于FFT的经典谱方法相比，现代谱估计的频率分辨率更高，尤其在信噪比较低的条件下其优越性更为显著，对于提高工作点测量精度有着很大的帮助。论文中比较了经典谱与现代谱在Turn-by-Turn数据中的效果，并在Simulink环境下搭建了完整的工作点测量系统，同时设计了工作点测量的界面。通过国际合作得到了日本J-PARC RCS环的工作点测量的实时频谱仪IQT数据文件，实现了IQT数据文件的解析，并将IQ数据转换成时域中的实信号，而后比较了经典谱与现代谱估计在J-PARC工作点测量数据中的应用结果，验证了现代谱估计在工作点测量中的优越性，也为CSNS/RCS环的工作点测量提供了依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 核技术及应用 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209510]  |
| 专题 | 加速器中心_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨晓宇. 博士论文-中国散裂中子源快循环同步环的工作点测量[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013. |
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