紧凑型D-D中子发生器控制系统设计与实现

摘要

紧凑型D-D中子发生器不使用放射性氚，与D-T中子发生器相比有更好的辐射安全性能，可替代同位素中子源广泛应用于中子应用技术研究。开发稳定可靠、操作简单的计算机远程控制系统，是紧凑型D-D中子发生器研发任务的重要内容之一。
　　通过对D-D中子发生器的总体结构、各控制元件的接口及参数的总结，提出了计算机远程控制及参量采集实时显示的基本要求。在此基础上，完成了计算机远程控制硬件框架设计，即采用工控机加智能化仪器构成分布式控制系统，以串口设备联网服务器作为控制系统硬件，实现了控制元件RS232/422/485等多串口协议向TCP通信协议的转换，实现了多设备、多通信协议控制系统的集成；利用ADAM-4000系列远程I/O模块中的ADAM-4068将数字量信号转化成模拟量控制继电器，实现各元件的供电控制；利用ADAM-4053模块采集的继电器电参数转换的数字量，实现对设备供电状态参量的监测。
　　根据各设备接口通信协议，基于LabVIEW软件开发平台完成了计算机远程控制系统软件的设计和开发。即在主程序框架下，设计编写了离子源电源子模块、高压电源子模块、气体质量流量计子模块、真空计子模块、分子泵子模块以及ADAM子模块等，实现了对于各个设备参数的调节与监测显示；在MySQL数据库管理软件中建立了中子发生器运行数据库Ngenerator，利用LabVIEW数据库访问工具，开发了数据库访问程序模块，实现了中子发生器各设备重要运行参数的保存和历史数据查询；完成了控制系统计算机操作界面的优化设计，使其界面显示清晰，操作简单易行。
　　在D-D中子发生器整体装配完成的条件下，开展了计算机远程控制系统对真空系统、离子源进气、离子源电源、高压电源等的控制和参数采集显示测试，结果显示，计算机远程控制系统对各元件的控制有效，参数采集显示正确。在此基础上，开展了中子发生器整体质子束出束的调试和计算机远程控制系统的进一步测试，结果显示，中子发生器和计算机远程控制系统能长时间稳定工作，满足总体设计要求。在质子束出束条件下，靶上束流大于1mA，靶点处束斑直径小于20mm，满足总体指标要求。

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第一章 引言

1.1 中子应用技术综述

1.2 中子源类型及其性能综述

1.3紧凑型D-D/D-T中子发生器发展现状及应用前景

1.4 本文研究的主要内容

第二章 紧凑型D-D中子发生器简介

2.1 紧凑型D-D中子发生器指标

2.2 紧凑型D-D中子发生器总体结构

2.3 元件及控制参量

2.4 总结

第三章 控制系统硬件设计

3.1 控制系统硬件结构

3.2供电控制系统线路设计

3.3 总结

第四章 控制系统软件设计与实现

4.1 虚拟仪器及其软件开发平台LaBVIEW简介

4.2 控制系统软件设计

4.3 系统运行数据库的建立

4.4 控制系统操作界面优化设计

4.5 总 结

第五章 中子发生器质子束调试及控制系统测试

5.1 真空系统的控制与测试

5.2 离子源电源的控制与测试

5.3 高压电源的控制与测试

5.4 质子束出束调试实验

5.5 数据库测试

5.6 总 结

第六章 总结与展望

6.1 总 结

6.2 展 望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢