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基于工业以太网的束流截面测量系统
摘要
本文介绍了一种基于工业以太网的束流截面测量系统。由于束流截面测量技术目前普遍应用于加速器物理等领域，因此本文介绍的系统具有广泛的应用前景。本文首先介绍了束流截面测量技术的基本原理，接着介绍了系统的硬件组成和软件设计。最后，本文利用实验数据对系统进行了测试，结果表明该系统的性能稳定可靠，可以满足实际应用需求。
关键词：工业以太网，束流截面测量，硬件组成，软件设计，实验测试。
1.引言
束流截面测量在加速器物理等领域具有重要的应用价值，可以对束流的发射度、强度、模式等参数进行测量，从而为束流的调整和优化提供重要依据。传统的束流截面测量系统通常采用单独的数据采集设备和专用的软件进行数据处理分析，这种方法虽然可以获得高精度的测量结果，但其安装和维护成本较高。为此，本文提出一种基于工业以太网的束流截面测量系统，通过将数据采集和数据处理整合在一起，减少了系统的安装和维护成本。
2.束流截面测量原理
束流截面测量是通过在垂直于束流方向上放置一系列测量器，然后对测量器所测得的数据进行处理和分析，得出束流的发射度、强度、模式等参数的一种方法。根据测量器的不同，束流截面测量可以分为磁铁扫描法、屏蔽栅法、腔体扫描法等。本文采用屏蔽栅法进行束流截面测量。
屏蔽栅法的基本原理是通过在一定间距的屏蔽栅中加入卡位，使得束流穿过屏蔽栅后不被探测器探测到，从而实现对束流截面的测量。屏蔽栅法相对于其他测量方法具有测量精度高、测量速度快、测量时间长等优点。
3.系统硬件组成
本文中的束流截面测量系统采用了一种基于工业以太网的结构，可以实现在远程终端对束流截面的实时监测和分析。系统硬件组成主要包括：测量器、数据采集卡、工业以太网模块和计算机。
测量器包括横向和纵向探测器，其原位尺寸均为10mmx10mm。数据采集卡采用NI公司的PXI系列，其采样率为1GS/s。工业以太网模块采用Siemens公司的CP1616，并通过工业以太网连接到计算机。
4.系统软件设计
系统软件设计包括数据采集、实时监测和分析三个方面。
数据采集：系统通过数据采集卡对测量器采集到的数据进行采集和存储。数据采集程序主要采用LabVIEW程序设计语言实现。在数据采集过程中，需要对采样率、采集时间和采样深度等参数进行调整，以保证数据的准确性和稳定性。
实时监测：系统采用工业以太网模块将数据传输到计算机，并通过实时监测程序进行数据解析、处理和分析。实时监测程序主要采用MATLAB程序设计语言实现。在实时监测过程中，需要对数据进行滤波和去除噪声处理，以保证测量结果的准确性。
分析：系统采用LabVIEW程序设计语言实现的分析程序对实时监测得到的数据进行分析和处理。分析程序主要包括图像显示、两点之间的距离和截面积等参数的计算，以及数据的导入和导出等功能。
5.实验测试结果分析
本文利用实验数据对系统进行了测试，测试结果表明，本文提出的基于工业以太网的束流截面测量系统的性能稳定可靠，可以满足实际应用需求。测试结果中显示的测量结果与传统的束流截面测量系统的测量结果相比，具有可比性和高精度性。
6.结论
本文提出的基于工业以太网的束流截面测量系统可以实现在远程终端对束流截面的实时监测和分析，具有安装和维护成本低、测量精度高、测量速度快、测量时间长等优点。在实际应用中，该系统具有广泛的应用前景。