CN109788624A - 一种加速器谐振腔自动老练方法、装置和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种加速器谐振腔自动老练方法，在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变，上述方案提供了一种简便且有效的方式来实现腔体老练，能够有效代替现有人工老练方式，且相较于人工老练方式更为准确可靠，能够大大提高腔体老练效率，实现对腔体的高效保护。本发明实施例还提供了一种加速器谐振腔自动老练装置和计算机可读存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及老练技术领域，具体涉及一种加速器谐振腔自动老练方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
在高功率射频微波的激励下，加速器内部会产生非常大的电压和电流，这种情况下，当腔壁有不连续的地方(比如毛刺)或者腔体内部真空度不好时会有弧光放电现象，俗称“打火”。这种打火现象在腔体刚加工完成进行馈功率时是一种常见现象，而从中国散裂中子源直线加速器的运行情况来看，长时间运行过的腔体也存在频繁打火现象。
因此，不管是刚加工完成的腔体还是长时间运行过的腔体，都需要进行腔体老练，来避免打火现象。
以往的老练过程需要人工进行实时控制，通过观察腔体实际情况，比如腔体波形、反射波形、腔体打火发出的弧光等进行判断并决定如何对功率进行调整。
显而易见地，上述人工老练方式有以下的缺点：
1、腔体打火判断手段落后，人工老练反应速度慢，对腔体起不到快速保护作用；
2、由于个人操作熟练程度以及认知不一样，老练效果也不同，因此人工老练存在不稳定性；
3、对于操作人员来说，人工老练步骤较繁琐且具有非常高的重复性，易由于职业疲劳，而降低工作专注度。
发明内容
为了至少部分地解决现有技术存在的问题，本发明实施例期望提供一种加速器谐振腔自动老练方法、装置和功率馈送系统。
根据第一方面，一种实施例中提供了一种加速器谐振腔自动老练方法，包括：
在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
优选地，所述方法还包括：
通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
优选地，所述升功率处理包括：按照预设频率，以预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率；
所述降功率处理包括：以第一预设步长进行台阶式降功率，直到腔体内部停止打火时停止，并在当前功率值维持一第一预设时长后，按照第一预设频率，以第二预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
优选地，所述方法还包括：
在加速器工作过程中，对加速器腔体的真空度进行检测；
当腔体的真空度大于等于真空度阈值时，关闭功率源。
优选地，所述方法还包括：
当功率源到达满功率后，维持一第二预设时长后，按照第二预设频率，以第三预设步长进行台阶式降功率，使功率降到最低；或者，将功率维持在满功率处，以对高功率区进行老练；
当功率源功率降到最低后，维持一第三预设时长后，按照第三预设频率，以第四预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
优选地，所述方法还包括：当接收到老练停止指令时，结束自动老练过程。
优选地，所述方法还包括：
对腔体内部打火次数进行检测；
当连续时间段内，腔体内部打火次数小于等于预设阈值时，结束自动老练过程。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种加速器谐振腔自动老练装置，所述装置包括：驻波比检测模块及处理模块；其中，
所述驻波比检测模块，用于在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
所述处理模块，用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；还用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；还用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
优选地，所述驻波比检测模块，用于通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括程序，所述程序用于被处理器执行以实现如上述第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明实施例至少具备以下优点：
本发明实施例提供的加速器谐振腔自动老练方法，包括：在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
基于本发明实施例所提供的技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供了一种简便且有效的方式来实现腔体老练，能够有效代替现有人工老练方式，且相较于人工老练中通过个人经验进行判断的方式，更为准确可靠，能够大大提高腔体老练效率，实现对腔体的高效保护。
附图说明
图1是本发明加速器谐振腔自动老练方法在一种实施方式中的流程图；
图2是本发明加速器谐振腔自动老练装置在一种实施方式中的结构框图；
图3是本发明加速器谐振腔自动老练装置在第二种实施方式中的结构框图；
图4是本发明加速器谐振腔自动老练装置在第三种实施方式中的结构框图；
图5是本发明加速器谐振腔自动老练装置在第四种实施方式中的结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力地认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
加速腔是物理加速器加速粒子的必要设备，加速腔需要能忍耐高功率射频功率才能使得加速粒子在腔体中获得加速的能量。在微波高电场激励下，加速腔腔体表面污损汽化引起的真空恶化及腔体表面微观凸起的存在，都可能引起打火现象，打火现象引起射频功率瞬间反射过大，会对发射机形成冲击，同时打火时的高能量释放也会破坏腔体结构，影响加速器系统安全稳定运行。所以，必需通过对给腔体馈送脉宽合理的功率对腔体进行老练，通过打火把腔体表面微观凸起磨平。基于此，本发明实施例旨在提供一种合理有效的方法、装置和计算机可读存储介质，完成加速器自动练腔的功能，代替人工老练。
实施例一
本发明实施例一提供了一种加速器谐振腔自动老练方法，参照图1，所述方法包括：
步骤101、在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
具体的，功率源可以是电子真空管、磁控管、速调管、固态放大器等。
具体的，可以通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
在对功率源的驻波比检测过程中，可以通过ADC采集功率源的定向耦合器的正反向功率，由于功率和电压是平方关系，因此，可以根据正向功率和反向功率求得功率源正向电压和反向电压，进而根据上述驻波比计算公式来计算出驻波比。
驻波比是驻波波腹处的电压幅值与波谷处的电压幅值之比，之所以用它来评估腔体打火情况是因为当腔体打火的时候，功率源和腔体会产生阻抗不匹配，反射会变大会在功率传输路径上形成驻波。所以当驻波比大于阈值的时候可以理解为腔体出现打火现象。当然，也可以以反射功率作为标准来判断腔体是否出现打火。
步骤102、根据驻波比检测结果执行功率调整处理。
该步骤中，所述根据驻波比检测结果执行功率调整处理，包括：当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于所述第二次数阈值且小于等于所述第一次数阈值时，保持功率不变。
具体的，所述升功率处理包括：按照预设频率，以预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率；
所述降功率处理包括：以第一预设步长进行台阶式降功率，直到腔体内部停止打火时停止，并在当前功率值维持一第一预设时长后，按照第一预设频率，以第二预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
需要说明的是，当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，为了更好的保护腔体，并不是按照预设频率进行降功率，而是采用尽可能快速的方式将功率降到最低；比如，满功率为1000，按照步长100进行降功率，降低一次后，腔体仍然打火，则再降低一次，直到腔体停止打火为止，在当前功率上维持一预设时长后，再进行台阶式升功率。
实际应用中，会预先设置一个次数区间，比如[a，b]，当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数属于该次数区间时，则维持功率不变；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于b时，执行降功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于a时，则执行升功率处理。
在本发明的一种可选实施方式中，所述方法还包括：
在加速器工作过程中，对加速器腔体的真空度进行检测；
当腔体的真空度大于等于真空度阈值时，关闭功率源。
具体的，真空度可以通过真空计来测量。
由于中国散裂中子源使用的是324MHz 25Hz 700us脉冲功率，腔体或者陶瓷窗以及波导打火速度都很快，弧光放电瞬间是微妙纳秒级别的，而真空变化往往是秒级别的，甚至有更大的延时，所以，以腔体真空度作为依据对腔体进行保护的话，则速度较慢，跟不上保护的节奏，因此，主要以腔体驻波比的判断作为快保护依据更为合理有效，而真空度的检测则作为一个辅助保护方式，为腔体提供慢保护。
但是，真空度可以作为慢保护的一个监测依据，从另一个角度去保护腔体，当真空度大于一定阈值时，则说明腔体处于异常状态，此时腔体内部杂质大，容易使粒子发射后角度出现偏移，因此，在真空度大于真空度阈值时，会关闭功率源，避免腔体打火，待人工检查后或者真空泵重新把真空抽到阈值以下后再恢复功率。
在本发明的一种可选实施方式中，所述方法还包括：
当功率源到达满功率后，维持一第二预设时长后，按照第二预设频率，以第三预设步长进行台阶式降功率，使功率降到最低；或者，将功率维持在满功率处，以对高功率区进行老练；
当功率源功率降到最低后，维持一第三预设时长后，按照第三预设频率，以第四预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
上述方案中，当功率源到达满功率后，接下来有两种处理方式：
第一种：先将功率维持一第二预设时长，之后，按照第二预设频率，以第三预设步长进行台阶式的降功率；
第二种：将功率一直维持在满功率处，从而对高功率区，尤其是高功率点进行老练，在此过程中，依然一直检测驻波比超过阈值的次数，如果超过降功率次数还是要迅速降功率，以保证腔体安全。
需要说明的是，上述方案中，所述第一预设步长、第二预设步长、第三预设步长以及第四预设步长均可以根据实际需要进行设置，在实际设置中，第一预设步长、第二预设步长、第三预设步长以及第四预设步长可以各不相同，也可以其中两个或者三个或者四个设置为相同，具体的参数可以根据实际需要来调整；相应的，所述第一预设时长、第二预设时长及第三预设时长也可以根据实际需要进行设置，在实际设置中，所述第一预设时长、第二预设时长及第三预设时长可以各不相同，也可以其中两个或者三个设置为相同；相应的，所述第一预设频率、第二预设频率和第三预设频率也可以根据实际需要进行设置，在实际设置中，所述第一预设频率、第二预设频率及第三预设频率可以各不相同，也可以其中两个或者三个设置为相同。
根据该方案，反复对腔体进行老练，能够确保在不同功率区间，均老练到位，也可以一直保持在满功率处，老练高功率点。实际应用中，老练的过程短则需要一两天，两三天，多则可达数月。
老练的程度可以由人工来判断，当操作人员判断老练到位时，即可结束老练过程。因此，在本发明的一种可选实施方式中，所述方法还包括：当接收到老练停止指令时，结束自动老练过程。
在本发明的另一种可选实施方式中，可以通过以下方式来进行是否结束老练过程的智能判断：
对腔体内部打火次数进行检测；
当连续时间段内，腔体内部打火次数小于等于预设阈值时，结束自动老练过程。
腔体老练的目的是：在不同功率区间对腔体老练到位，从而使加速器工作过程中腔体少出现甚至不出现打火现象，因此，可以预先设置一个腔体打火次数的阈值，当一连续时间段内，腔体内打火次数小于等于这一预设阈值时，则确认腔体老练到位，可以结束老练过程。所述连续时间段可以根据实际需要进行设置，比如设置为半天、1天或者两天等等。
本发明实施例提供的加速器谐振腔自动老练方法，包括：本发明实施例提供的加速器谐振腔自动老练方法，包括：在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
基于本发明实施例所提供的技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供了一种简便且有效的方式来实现腔体老练，能够有效代替现有人工老练方式，且相较于人工老练中通过个人经验进行判断的方式，更为准确可靠，能够大大提高腔体老练效率，实现对腔体的高效保护。
实施例二
参照图2，本发明实施例二提供了一种加速器谐振腔自动老练装置，所述装置，包括：驻波比检测模块21及处理模块22；其中，
所述驻波比检测模块21，用于在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
所述处理模块22，用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数属于预设次数区间时，保持功率不变；当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理。
具体的，所述驻波比检测模块21，用于通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
所述升功率处理包括：按照预设频率，以预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率；
所述降功率处理包括：以第一预设步长进行台阶式降功率，直到腔体内部停止打火时停止，并在当前功率值维持一第一预设时长后，按照第一预设频率，以第二预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图3，所述装置还包括：真空度检测模块23，用于在加速器工作过程中，对加速器腔体的真空度进行检测；
所述处理模块22，还用于当腔体的真空度大于真空度阈值时，关闭功率源。
在本发明的一种可选实施方式中，所述处理模块22，还用于当功率源到达满功率后，维持一第二预设时长后，按照第二预设频率，以第三预设步长进行台阶式降功率，使功率降到最低；当功率源功率降到最低后，维持一第三预设时长后，按照第三预设频率，以第四预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图4，所述装置还包括：指令接收模块24和执行模块25；其中，
所述指令接收模块24，用于在接收老练停止指令；
所述执行模块25，用于在所述指令接收模块24接收到老练停止指令时，结束自动老练过程。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图5，所述装置还包括：打火次数检测模块26、判断模块27和控制模块28；其中，
所述打火次数检测模块26，用于对腔体内部打火次数进行检测；
所述判断模块27，用于判断连续时间段内，腔体内部打火次数是否小于等于预设阈值，如果是，则触发控制模块28；
所述控制模块28，用于被所述判断模块27触发时，结束自动老练过程。
实施例三
本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括程序，所述程序用于被处理器执行以实现如上述实施例一所述的方法。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种加速器谐振腔自动老练方法，其特征在于，所述方法包括：
在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；
当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升功率处理包括：按照预设频率，以预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率；
所述降功率处理包括：以第一预设步长进行台阶式降功率，直到腔体内部停止打火时停止，并在当前功率值维持一第一预设时长后，按照第一预设频率，以第二预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在加速器工作过程中，对加速器腔体的真空度进行检测；
当腔体的真空度大于等于真空度阈值时，关闭功率源。
5.根据权利要求1至4其中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当功率源到达满功率后，维持一第二预设时长后，按照第二预设频率，以第三预设步长进行台阶式降功率，使功率降到最低；或者，将功率维持在满功率处，以对高功率区进行老练；
当功率源功率降到最低后，维持一第三预设时长后，按照第三预设频率，以第四预设步长进行台阶式升功率，直到到达满功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当接收到老练停止指令时，结束自动老练过程。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对腔体内部打火次数进行检测；
当连续时间段内，腔体内部打火次数小于等于预设阈值时，结束自动老练过程。
8.一种加速器谐振腔自动老练装置，其特征在于，所述装置包括：驻波比检测模块及处理模块；其中，
所述驻波比检测模块，用于在加速器工作过程中，对功率源的驻波比进行检测；
所述处理模块，用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数小于第一次数阈值时，执行升功率处理；还用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于第二次数阈值时，执行降功率处理；还用于当单位时间内所检测到的驻波比超过阈值的次数大于等于第一次数阈值且小于等于第二次数阈值时，保持功率不变。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述驻波比检测模块，用于通过下式确定驻波比：
驻波比＝(功率源正向电压+功率源反向电压)/(功率源正向电压-功率源反向电压)。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括程序，所述程序用于被处理器执行以实现如上述权利要求1至7其中任一项所述的方法。
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