labview课程设计同步光源辐射过程的界面设计.docx

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1、目 录1目的及基本要求12同步光源辐射过程的界面设计的基本原理12.1同步加速器12.2程序设计原理13同步光源辐射过程的界面设计与仿真23.1总体设计23.2详细设计44系统运行结果及性能分析134.1系统运行结果134.2性能分析14参考文献141目的及基本要求熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现同步光源辐射过程的界面设计和仿真。要求设计该程序用于演示同步辐射光源的运行过程,光源的设计界面主要由三台加速器组成，即采用直线加速器、增强器、储存环的设计模式。其中，电子枪负责产生

2、电子，直线加速器和增强器用于加速粒子,使其在通道中顺时针加速运转，储存环用于储存粒子以让粒子在弯转处产生同步辐射光，经过步步循环加速，最终则可以满足实际需求。2同步光源辐射过程的界面设计的基本原理2.1同步加速器同步加速器：在加速过程中，加速器磁铁强度的变化与粒子的能量变化同步，保证粒子运行的曲率半径不变，同时调节高频机的频率，保证其变化与粒子的运动周期变化同步。同步加速器的起始能量W 必须有足够的值，所以必须有另外的一台加速器（可以不是同步加速器）做注入器。直线加速器：用作预注入器，可以采用行波或者驻波加速结构。如果加速的粒子是电子的话，其工作频率要求很高。增强器(booster)：一台同步

3、加速器，用作注入器，粒子在增强器中被加速到储存环的工作能量。储存环(storage ring)：也是一台同步加速器，但其目的在于让粒子产生高品质的同步辐射光，所以结构及组成部分较增强期有一定的不同，它有更长的直线段以用于放置插入元件。2.2程序设计原理光源的设计界面主要由三台加速器组成,即采用直线加速器+增强器+储存环的设计模式,其中直线加速器和增强器用于加速粒子,储存环用于储存粒子以让粒子在弯转处产生同步辐射光。点击运行键开始运行程序,可以依次按顺序执行直线加速器,增强器和储存环进行演示:点击linear accelerator（直线加速器）, booster（增强器）和storage ri

4、ng（储存环）的play和stop键可以分别控制它们的运行和停止。演示完成后,单击STOP键可以中止程序运行。程序框图中主要用到的是并行循环，因此可以采用以下流程：图1设计流程图在这里，几个模块是并行执行的，其中还会响应前面板上相关控件的事件，如启动及停止按键的事件等。3同步光源辐射过程的界面设计与仿真3.1总体设计图2前面板图3程序框图3.2详细设计 1.初始化设计这部分代码首先初始化“粒子”的位置，设置“粒子”为不可见，这是为了让演示更趋真实，同时将相关的控件的初始化状态进行设置。其前面板界面与总体设计中的前面板界面相同。以下为其程序框图：图4初始化部分程序框图2. 直线加速器控制控制“粒

5、子”在直线加速器中的运行。同时响应前面板控制按钮的启动及停止按键事件，以及时响应。 图5直线加速器控制面板图6直线加速器控制程序框图其中，指定在直线加速器中LED运行的具体起始和停止位的程序如下：图7控制LED运行的具体起始和停止位部分前面板图8控制LED运行的具体起始和停止位部分程序框图3.增强器控制控制“粒子”在增强器中的运行。图9增强器控制前面板图10增强器控制程序控制框图其中，指定LED在增强器中运行的具体轨迹的程序如下：图11指定LED在增强器中运行的具体轨迹程序的前面板图12指定LED在增强器中运行的具体轨迹程序的程序框图4.储存环控制控制“粒子”在储存环中的运行。图13存储环控制

6、前面板图14存储环控制程序框图其中，具体指定LED在储存环中运行的轨迹的程序如下： 图15指定LED在储存环中运行的轨迹程序的前面板图16指定LED在储存环中运行的轨迹程序的程序框图5.发光控制根据“粒子”的特性，在轨迹发生变化是会发光，这一部分控制“粒子”在转弯时的发光。图17发光控制前面板图18发光控制程序框图6.转弯处的闪烁控制图19转弯处的闪烁控制前面板 图20转弯处的闪烁控制程序框图7.粒子运动算法由于在前面直线加速器、增强器、储存环的设计模式中都用到了“粒子”运动的控制，以下即是 “粒子”运动的控制算法：图21粒子运动轨迹 图22控制节点可以从“粒子”的运动轨迹上提取这8个关键点的

7、坐标，然后使用属性节点在程序中动态的改变“粒子”的位置就可以仿真“粒子”的运动了。4系统运行结果及性能分析4.1系统运行结果点击运行键开始运行程序,可以依次按顺序执行直线加速器,增强器和储存环进行演示:点击直线加速器（linear accelerator）,增强器（ booster）和储存环（storage ring）的（play）和（stop）键可以分别控制它们的运行和停止。运行结果如下： 图23运行结果4.2性能分析由图23可以看出，循环存储管道中的蓝、黄、红粒子的循环加速运动便演示了同步辐射光源的运行过程。其中，光源的设计界面主要由三台加速器组成即直线加速器、增强器、储存环的设计模式。其

8、中，电子枪负责产生电子，直线加速器和增强器用于加速粒子,使其在通道中顺时针加速运转，储存环用于储存粒子以让粒子在弯转处产生同步辐射光，经过步步循环加速，最终则可以满足实际需求以便达到模拟同步光源辐射过程的目的。当然，在本程序的基础上，还可以经过一定的修改，设计DSC同步辐射光源控制系统的主界面，从而让数据存储和系统控制更加形象，人机界面更加明了。同时，经过具体的算法设计，模拟真实“粒子”在加速器中的运行，对“粒子”赋予真实的数据，对各个模块也赋予真实的功能，从而获取“粒子”运行的模拟数据，用以参考设计加速器部分系统。参考文献1 labview 高级应用.赵品编著.人民邮电出版社.2000.112 labview入门与提高.赵品编著.人民邮电出版社.2000.113 labview完全自学手册.龙马工作室编著.人民邮电出版社2005.104 虚拟仪器设计基础教程.黄松岭，吴静著.清华大学出版社.20085 labview印刷电路板设计教程.肖玲妮编著.清华大学出版社.2003.86 AMTLAB和 LabVIEW仿真技术及应用实例.聂春燕，张猛，张万里著.清华大学出版社.20087 测试工程与LabVIEW应用.戴鹏飞，王胜开，王格芳，马欣著.电子工业出版社.20068 LabVIEW高级编程与虚拟仪器工程应用（第2版）. 雷振山. 中国铁道出版社.201215