束流监测器是粒子加速器中常用的束流诊断设备，核心用于实时监测束流位置、电荷量、束流强度等关键参数，在医疗、核物理研究及同步辐射

装置中应用普遍。该设备以纽扣电极型探头等传感器为信号采集单元，结合数字处理器完成亚微米级闭轨测量与流强标定，实现对束流状态的精

准检测。

坤驰科技为此针对性的研制开发了束流诊断电子学解决方案。

束流诊断系统典型构成

典型束流诊断系统主要包括丝靶探头、机械运动结构、束损探测器及数据采集控制单元。

丝靶探头

丝靶探头是系统的核心传感器件（材料多为钨丝），与机械运动结构连接，直接与高能粒子束发生作用，在束流运动方向的下游产生次级粒子，

主要是二次电子、γ光子。

机械运动机构

机械运动机构采用直线电机驱动，带动探头在束流管道截面方向直线运动，响应速度快、加速度性能优越，能够满足对高频率束流的实时测量

需求。

束损探测器

束损探测器作为信号感知单元，核心由光纤和光电倍增管构成；光电倍增管可输出信号用于束流截面测量。

数据采集控制单元

数据采集控制单元接收束损探测器的束损信号及CBPM系统信号，完成对数据的采集、存储与处理。使用CBPM系统在束流抖动幅度大时进行束

流校正。

坤驰科技自主研发的QT2146M-SS束流诊断信号采集处理器，支持高采样与高分辨率，共4个通道。该数据采集单元采用一片带有ARM内核的高性

能处理器MPSoC作为核心处理板，搭载ADC采集模块和白兔定时子卡，实现高重频信号的实时采集与处理。

高速采集能力

·ADC采样：支持4通道同步采集，采样率高达1GS/s，确保高频信号的无失真捕获；

·DAC播放：支持4通道同步播放，采样率1MS/s，输出电平5V;

·高分辨率：提供14bit分辨率，提升信号细节的还原度，增强测量准确性；

·外部触发与时钟支持：支持外部触发和采样时钟，增强系统灵活性和同步性，适应不同束流条件。

ADC性能指标

·有效位数（ENOB）：达10.3bit，保证信号采集的准确性和低噪声性能；

·带宽与平坦度：带宽覆盖DC-500MHz，平坦度为1.3dB，确保宽频带信号的稳定处理，减少失真；

·阻抗匹配：50Ω阻抗匹配，电压驻波比（VSWR）≤1.2。

白兔(WR)为使用同步以太网的大型分布式数据采集系统的同步提供亚纳秒精度和皮秒精度，可用于远距离同步数据采

集模块。

这种高分辨率分布通常包含三个部分：一个公共的参考时钟（通常是10MHz）、PPS (1 Pulse Per Second)信号以及一

天中的时分秒等时间信息。

白兔节点通过光纤线缆连接，可以长达数公里，节点可以配置成菊花链。每个节点有10MHz时钟和1个PPS输出信号，

而每天的时间是使用PTP分配的。

·1U上架级机箱，铝合金材质；

·散热：风冷；

·接口：SMA，提供PEEK材料射频接口，具备高抗辐射能力。

软件支持

具备C/C++开发包，提供二次开发接口，通过软件编程实现对板卡功能的操作，能够快速将板卡功能集成到具体应用场景

的系统中；同时支持C#，Python，MATLAB，LabVIEW，Java，Rust，Julia等多种语言例程定制开发，助力开发人员使

用熟悉的技术栈快速实现系统集成。

全面支持Windows 10/11等主流Windows系统，支持Ubuntu、CentOS、Redhat等Linux发行版和国产麒麟操作系统定制

开发服务。

产品数据表

坤驰科技为大科学装置提供专业的信号采集处理解决方案。我们的高速数字化仪具备1GS/s采样率和14位分辨率，搭配白兔

定时子卡供系统同步。该方案采用模块化设计，提供完善的软硬件生态和多语言开发支持，确保在大科学装置延展的应用中

实现可靠的数据采集与处理，为系统提供强有力的技术支撑。

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