HIRFL-CSRE 脉冲堆积式高频数字低电平系统

为突破传统束流堆积方式瓶颈、提高重离子流强,兰州重离子加速器冷却储存实验环（HIRFL-CSRe）将采用移动式脉冲堆积方案（Moving Barrier Bucket）。该方案要求高频系统能产生高精度的单正弦电压,然而由于Barrier Bucket（BB）电压的宽带特性以及高频系统的非线性,高频腔内的BB电压存在着严重的失真问题。针对此问题,在全面分析了BB电压波形特性以及高频系统的频率响应的基础上,设计了BB电压预失真前馈控制方案,并详细描述了该方案的原理、仿真、软硬件设计以及实际测试结果。研究成果将应用于HIRFL-CSRe的BB束流堆积实验以及十二五强流重离子加速器（HIAF）的BB堆积模式。     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护3个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护３个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

嵌入式网络数字带宽测量监控系统设计与实现

网络带宽表征网络传输信息的能力,是衡量网络服务质量的重要指标。为了实现对网络数字带宽测量的低成本和网络化的需求,提出了一种基于嵌入式系统的网络数字带宽测量监控系统设计与实现方法,依据以太网为基础,由带宽测量模块、采用MIC29302BU芯片为核心的电源模块,基于EEPROM芯片的网络接入模块、嵌入式网络数字监控系统自检模块以及模数转换模块组成,分析了该系统进行网络数字带宽测量的流程以及具体的实现程序代码。实验结果说明,该监控系统实现了对海量数字带宽的准确测量,并且具有较高的监控效率和精度。     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不在采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储。软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计。实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高。     

教学型数字全息综合实验系统设计与实现

全息是一项充满应用前景的3D成像及测量技术,为了更好的辅助全息技术的实验教学,设计了一套教学型数字全息综合实验系统.该系统由计算模拟、光学拍摄、以及数字重构与测量三部分构成.本系统采用优化的全息光路,并配套界面友好的算法程序,降低了数字全息实验的门槛,使得该实验也适合非相关专业的学生.     

THMR-V平台上的智能交通监控系统设计与实现

随着我国经济水平增长,汽车的占有率不断增高,尤其是家用汽车已经成为当今最为普遍的交通工具。为此,提高我国交通管制手段,提高管理监控能力是当前我国交通事业发展中非常重要的一部分。设计出一种智能交通系统,依靠THMR-V室外移动机器人及视觉临场遥感系统,配合计算机智能分析技术以及信息处理和传递技术为基础,对当前的交通环境实现智能监控和管理。对该系统进行实际应用测试,并且做出分析与结果。     

动态复杂背景下的智能视频监控系统设计与实现

本文采用二重对称帧间差分目标检测算法和基于压缩感知的目标跟踪算法,设计并实现了一种可适应动态复杂背景下的智能视频监控系统。基于目标检测该系统能提取本地视频文件中局部运动目标并进行视频压缩,减少回放、查看视频时间,可实时播放并处理本地或网络摄像头数据,也可根据光照变化动态调整二值化阀值,实现实时区域入侵检测与报警。基于目标跟踪本系统能在动态背景下对选定目标进行跟踪,可通过客户端手动控制监控云台跟踪,也可对入侵目标实现云台自主大角度追踪。实验表明,本系统能在日常复杂环境下对运动目标准确检测和大角度跟踪,在智能家居和移动安防领域有很好的实用性。     

基于WiFi和GSM的无线监控系统设计与实现

针对无线监控的现实需求,设计了一种在STM32F4微处理器平台上的无线远程监控系统。该系统主要由传感器模块、主控模块、无线传输模块和监控终端模块四个部分组成,具有传感器驱动、自动报警和远程监控等功能。文中着重给出了系统的整体方案详细说明、各个模块的原理和性能参数、系统的软件设计等。经过调试与测试,系统不仅实现了预期的功能,而且具有良好的实际应用前景。     

162.5 MHz高功率耦合器测试腔体设计

功率耦合器是粒子加速腔射频功率馈送的关键部件。耦合器在安装至加速腔之前,必须进行常温高功率测试和锻炼,以检验加工工艺和设计指标,提高其射频性能。详细介绍了中国科学院近代物理研究所ADS25 MeV加速器样机162.5 MHz耦合器测试平台的改进设计。针对原有接触式测试锻炼方式的不足,提出非接触式测试锻炼方案。对耦合器测试锻炼过程进行了物理抽象,采用理论模拟的方法分析测试腔体功率传输。基于分析结果设计了低损耗、宽通带、多用途的非接触式耦合器测试腔体。该腔体可实现20 kW测试功率下60 W左右的腔体损耗和15 MHz-3 dB带宽。Fundamental power couplers (FPC) are crucial components for feeding RF power to the accelerating cavities. Before being installed on the accelerating cavity, a coupler must be tested and conditioned at room temperature to check its fabrication quality, to verify its design specifications, and improve its RF performance. This paper thoroughly introduced the design of a test stand for the 162.5 MHz coupler of ADS 25 MeV demo facility at IMP, CAS. In order to overcome the shortcomings of the original contacting test method, a noncontacting test scheme was proposed. A physical model was built for the the coupler test and the test cavity power transmission was analyzed theoretically. Based on the analysis results, a low-loss, wide-passband and multipurpose non-contacting coupler test cavity was designed. With the new test cavity, a power loss of around 60W and a -3 dB bandwidth of 15 MHz at a test power of 20 kW was achieved.     

HIRFL数字化高频低电平控制系统研究

在HIRFL加速器系统中, 需要对射频加速电压的幅度和相位进行精确控制,以实现对重离子的精确俘获、 加速和引出。传统的幅度、相位稳定控制系统采用幅度和相位两个反馈闭合环路来分别稳定腔体电压的幅度和相位。 数字化高频低电平控制系统(LLRF) 基于可编程逻辑门阵列（FPGA）和数字信号处理（DSP）, 采用直接数字频率合成（DDS）与数字正交调制解调（I/Q）技术来实现对高频功率源的控制。 相位控制精度更高, 系统更加稳定。 目前控制系统在假负载上通过了长期稳定性的实验和高功率实验, 幅度偏差小于或等于±1％, 相位偏差小于或等于±0.5°。 In order to ensure that the beam quality is well enough, we need to precisely control the frequency, amplitude and phase of cavity electric field. Traditional control system consists of amplitude loop and phase loop. And these two loops control amplitude and phase stability respectively. The digital low level radio frequency (LLRF) system, which uses advanced digital control technology, needs only one feed back loop to control amplitude and phase stability. The phase control precision and stability of the system are higher than the traditional control system. The LLRF system is based on field programmable gate array (FPGA) and digital signal processing (DSP), and implemented by direct digital frequency synthesis (DDS) and digital orthogonal modulation and demodulation (I/Q) technology. The digital LLRF system has been tested in a long term stability and high power experiments. The amplitude deviation is lower than ±1%, and phase control accuracy is within ±1°.      

红外探测无线遥控数显防盗报警系统

利用对射式红外线传感器、无线电收发模块、数字编译码双功能集成电路及LED数码管等器件,设计了红外探测无线遥控数显防盗报警系统。它是利用人眼观察不到的红外线光束,组成无线检测区域。当人或物体遮挡住红外线光束时,探测器输出探测信号,启动发射机工作。接收机收到由发射机发送的无线遥控编码信号后,再经一系列电路处理,输出控制信号,触发音响器报警,提醒值班人员注意,同时数码显示器亮,显示报警地点。由于该系统采用了数字编码技术,因此一台接收主机可以设置数台报警分机,可同时监视多个报警点。整体装置为模块化结构,具有对光容易、工作稳定、免调试等特点,报警半径约为1 000 m左右 ,适合在家庭、商店、仓库、果园等场所使用。     

CSNS LINAC低电平射频控制系统软件设计

低电平射频控制系统主要用于对加速腔的高频场和谐振频率的控制,保证加速器的稳定运行并输出高品质的束流.低电平控制系统软件提供可视化操作界面,实现数据显示和存储、自动化算法等功能,提高了低电平系统的可操作性,减少了人工作业量和故障率.软件开发具有灵活性强、开发周期短的特点,适合控制速度要求相对不高而逻辑较为复杂的功能开发....     

基于PLC模糊自适应PID门座式起重机变频调速系统的设计与实现

为了进一步提高门座式起重机控制系统的平稳性和可靠性,在研究传统的起重机控制系统的基础上,设计了基于PLC模糊自适应PID的起重机变频调速系统,利用先进的模糊自适应PID算法与PLC控制技术相结合实现智能变频控制。系统直接由PLC实现函数运算取代常规的查表方式,改善调速性能,实现了变频调速系统的快速控制;同时,通过PLC对起重机变频器进行无触点控制,有效提高了的准确可靠性。仿真结果表明：加入模糊自适应PID控制的起重机变频调速系统比传统系统响应速度快,超调量低于3%,更加平稳可靠;同时降低了起重机功耗,节能近20%,并有效延长了电动机的使用寿命。     

数码裂隙灯显微镜光学系统的设计与实现

利用光学设计软件Zemax设计了一套具有6×,10×,16×,25×与40×放大倍率的五档式数码裂隙灯显微镜光学系统.在传统体视裂隙灯显微镜光学系统结构的基础上将数码型裂隙灯显微镜划分为共用前置物镜、伽利略望远镜、摄影物镜三部分,用平行式伽利略望远镜系统结构来改变倍率.研究了共用前置物镜、伽利略望远镜及摄影物镜的光学特性与技术指标要求,选取了合适的透镜类型.在共轴时拥有良好的成像质量基础下,将光学系统过渡到非共轴情况,再进行优化.优化后除40×时衍射极限较低外,在6×,10×,16×,25×情况下系统调制传递函数曲线值在空间频率为115lp/mm处基本大于0.2,点列图显示不同倍率下的弥散斑大小均基本小于艾里斑.该光学系统具有良好的成像效果,且整体结构简单,易加工,成本低,其性能很好地满足了整机要求.     

云平台调度监控系统的设计与实现

传统的云平台调度系统根据节点请求排队分配计算资源,效率低下;为提高云计算资源利用率,改进云软件服务能力,设计并实现了基于/proc文件面向云软件服务的监控与调度系统,系统采集并汇集节点内核信息,同时设计了分层调度,使系统可根据监控结果以及节点上传的请求情况来合理分配资源的调度系统,提高了系统资源利用率;最后进行了仿真实验,实验结果表明文章设计的系统资源利用率比传统系统提高了48%,具有极强的实际应用价值。     

基于射频识别技术(RFID)的汽车防盗系统开发设计

作为热门的电子产品之一,射频识别装置受到市场的追捧,射频电子技术的市场潜力非常巨大,本文将射频识别技术(Radio Frequency Identification Technology)应用在汽车防盗系统中,本文提出的射频识别装置有两部分组成,分别是汽车启动顶部的应答器和内部的阅读器构成,对整个装置的硬件和软件系统进行设计开发,首先搭建硬件系统的整体框架进行,重点对射频卡读写电路的进行设计,包含射频电源和外围元件的选择以及射频电路的设计,软件系统设计方面,重点研究了读卡和写卡软件设计,给出的相应的时序图和程序流程图,达到了射频程序可靠读写的目的。本文给出的装置避免了市场上使用电池遥控装置,有效的实现汽车防盗的目的。     

便携式数据采集控制系统的设计与实现

在狭小空间或是恶劣环境下进行数据采集,传统的数据采集设备占用空间大、传输速率慢,不方便携带。通过分析这些缺点,设计了一种基于WiFi无线网络技术的便携式的无线数据采集控制系统。整个系统包括数据采集单元、数据传输单元和数据控制单元三大部分。该数据采集控制系统能够在WiFi网络覆盖区域内,以手持Android小型终端为控制终端,以无线网络为传输通道,实时控制数据采集卡,并读取采集数据,即时数据可帮助用户更加可靠的分析实际情况,具有实际应用价值。     

面向智慧社区的环境监测系统设计与实现

针对“智慧城市、智慧社区”建设的需求,设计并实现了通过智慧社区服务平台可实时发布环境参数的监测系统。该系统以ST公司的ARM芯片STM32F103C8T6为核心,分别通过GP2Y1010AU0F、UV10SF和DHT11模块完成对环境中的PM2.5值、紫外线强度和温湿度各参数的实时采集,辅之SIM900A模块实现GPRS数据传输,最后借助乐联网平台,用网页、微信等方式进行数据发布和管理,从而实现用户使用PC机或手机终端实时查看监测点环境参数的目的。经实验证明,该系统测量准确度温度为±0.4℃、 湿度为3.8%、PM2.5值为7.2%、紫外线强度为7.9%,数据采集准确、通信方式灵活,符合未来智慧社区建设的发展趋势,具有一定的创新性和推广价值。