粒子加速器波束定位监测和控制系统
现代粒子加速器必须在极高的束流稳定性要求下运行。为了实现这样的稳定性，束流控制电子设备需要满足严格的精度、准确性和动态范围要求。此外，这些电子设备还必须极其可靠性和灵活性，能够加快开发过程。
通过NI束流位置监测器（BPM）控制电子系统测量关键的束流参数，实现束流调节、轨迹校正以及束流在靶目标上的定位和和卸放。此外，此系统减少了仪器开发的时间和资源，提升了系统的可靠性和可用性。作为一种商用现货（COTS）技术解决方案，精确的测量数据嵌入至束流动力学仿真模型中，显著缩短了整个系统调试时间。
l 应用需求
1. 从多个通道进行测量，并执行高速信号处理以实现闭环控制。
2. 支持Linux操作系统，并与EPICS和Tango等行业标准工具连接。
3. 满足严格的时间表、成本和RASM（可靠性、可用性、可维护性和安全性）目标，同时确保长生命周期管理。
l 解决方案
1. 测量设备
利用行业领先的高性能、全面的测量设备进行实时信号处理。
2. 信号处理
实现所需的I/O灵活性和可扩展性，并通过PXIe FlexRIO模块，利用FPGA板载实时信号处理。
3. 桌面和实时配置
支持Red Hat、CentOS及其他Linux内核，以在桌面和实时配置中运行EPICS IOC。
图1 系统原理图
l 优势
利用在ORNL、CERN和SuperKEKB等领先实验室中已验证的多种束流仪器应用。通过单一平台满足从束流位置监测（BPM）所需的高速与高分辨率，到束流准直应用所需的运动控制等多种需求，灵活扩展。
图2 PXIe 高速采集和FPGA信号处理系统
l 关键指标
最大采样率：6.4GS/s
分辨率：16bit
FPGA：Kintex UltraScale, Kintex-7 (Xilinx)
数据流盘速率：高达7GB/s
总线：PXIe
Refernence:
