BESⅢ超导磁体失超保护及信号采集
高温超导SMES磁体的失超检测研究
高温超导SMES磁体的失超检测研究伍科;唐跃进;周世平;金涛;何清;任丽;李敬东;石晶;李晓群【期刊名称】《低温与超导》【年(卷),期】2012(040)012【摘要】失超保护是保证磁体安全运行的重要措施,而失超检测是失超保护正常动作的前提.由于SMES磁体运行工况的特殊性,现有失超检测方法在失超信号提取上遇到电磁噪声干扰严重的问题.文中针对高温超导SMES的运行工况,对电桥检测法进行了改进,通过对电桥信号的滤波设计解决电磁噪声干扰,设计了一套适用于高温超导SMES磁体在交变电流情况下的失超检测系统,同时进行了高温超导磁体的失超检测实验.实验结果表明,此系统能快速、准确地检测失超信号,并输出保护动作信号.【总页数】4页(P33-36)【作者】伍科;唐跃进;周世平;金涛;何清;任丽;李敬东;石晶;李晓群【作者单位】强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074;湖北省电力公司电力科学研究院,武汉430077;湖北省电力公司电力科学研究院,武汉430077;湖北省电力公司电力科学研究院,武汉430077;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉430074【正文语种】中文【相关文献】1.高温超导磁体的一种失超判别方法 [J], 梁哲兴;陈树衡;周平;陈兴华2.高温超导SMES磁体直接冷却的热分析 [J], 王建;王惠龄;石零;唐跃进;汪京荣;冯勇3.高温超导磁储能(SMES)磁体直接冷却热输运过程研究 [J], 徐虹玲;王惠龄;石零;王建;李敬东;唐跃进;汪京荣;冯勇4.百千焦级高温超导环型SMES磁体设计研究 [J], 何清;窦建中;周世平;金涛;唐跃进;焦丰顺;任丽;李敬东;石晶5.高温超导SMES磁体能量损耗的分析 [J], 雷海;石晶;周羽生;戴陶珍;任丽;张晶晶;李敬东;唐跃进;程时杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
BESⅢ晶体量能器触发系统时间提取和块能量相加
逻辑处理 ， 产生簇 团计数 和“ 背靠 背” ６ 等 种触
能量块 的划分 ， 簇团能量沉积在 ４ 大小 的触 Ｘ４
收稿 日期 ：０ ５１ －４ ２０ － ２ ０
发条件 。并 给 出用 于径迹 配对 的 Ｅ ＭＣ在 （ 向
作者简介 ： 乔巧 （９ １ ）女 ， １８一 ， 安徽霍邱人 ， 中国科 学
沿径向分 ６ ， 圈 两端盖各有 晶体 ４ ０ 。根据 ８块 电磁量能器 的触发系统模拟［得到触发单元 和 ３ ］
量进一步相加形成块能量信息 ， 是触发子系统 的基础 工作 。簇 团计 数 （ Ｓｊ 板 接受来 自 Ｃ ＩⅥ） １
ＴＢ Ｃ Ａ板的触发 单元过 阈数字信 号， 相邻连续 的“ 中 ” 单 元 合 并 后 称 作 孤 立 的簇 团 击 的
发单元以内， 可保证 好 的效 率 阈曲线 ， 桶部 １ ６
个晶体（ ×４ 为一个触发 单元 ， ４ ） 端盖 １ 或 １ ５ ６
触发系统是 Ｂ ＳＩ快速 ， ＥＩ Ｉ 实时的事例选择与控
制的系统 。它从海量的正负电子对撞事件 中挑 选 出物理上有兴趣 的事例类型 ， 并把本底事例
相邻 晶体为一个触发单元 ， 部 Ｅ 桶 ＭＣ的 ２ 或 ５
件， 选择 中性 事 例 ， 和其 它 探 测 器 共 同完 成
Ｂ ａｈ 事例及带电强子或非强子事例 的判选 ， ｈｂａ
排斥宇宙线事例 和束流本底事例 ， 与漂移室 参
式： 一是基于“ 簇团” 的空间位置 和计数来判断
是否为“ 好事例” 另一是用块 能量 的空 间位置 ；
和飞行时间计数器配对逻辑 。为适应多束 团模
式， 采用流水线 的工作方式 。
EAST超导磁体失超诊断预警系统设计
１ ９ ０
Ｅ Ａ Ｓ Ｔ全超 导 Ｔ ｏ ｋ ａ ｍ ａ ｋ装 置 由真 空 、 低温 、
电源 、 技术诊断以及失超保护诊断 等分系统构 成， 每个分系统中都有独立的采集及存储系统。
为 了便于实验数据管理 ， Ｅ Ａ Ｓ Ｔ使用 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 操作 系统搭建了一个 Ｍ Ｄ Ｓ ｐ ｌ ｕ ｓ 数据库 ， 该 数据库将
所有分系统 的采集数据进行集 中整理 ， 同时支 持多用户、 多线程并发访问 ， 形成了一个 Ｅ Ａ Ｓ Ｔ
工 程试验 数据在 线 获取 及可 视化 分析 显示 的共
享平台。这就为本文中的失超保护实时监控预 警系统的设计提供了数据基础。
本设计使用 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ软件 对失超保护实 时监控预警系统进行 编写 ， 通过对 Ｍ Ｄ Ｓ ｐ ｌ ｕ ｓ 数 据库的访问， 提取需要 的失超诊断信号 ， 进而通 过相应算法设计对数据进行分析和处理 ， 以实 现失超保护预警的功能。 １ ． ２ 设计 目标 本设计 的主要 目标 ： （ １ ） 通过 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ编
Ｅ Ａ Ｓ Ｔ是拥 有 ｌ ６个 全 超 导 纵 场 线 圈 和 １ ４ 个 全超 导极 向场线 圈 的 Ｔ ｏ ｋ ａ ｍａ ｋ装 置 。为 了建
作 发 生 ］ 。
本设计 开 发一套 适 用 于 Ｅ Ａ Ｓ Ｔ失 超 诊 断 的 实时预警系统。该系统在原有失超检测硬件单
立等离子体 电流， 需要极 向场全超导线圈的磁 通做极速变化。磁场的变化会使线 圈产生耦合
都需要暂停实验进行处理 ， 因此实时同步显示 所有信号是非常必要的。
失超诊断基本原理是诊断信号检测到电压达到
设定阈值同时持续一定时 间就认定 为失超ｌ ｌ Ｊ 。
超导储能磁体的失超保护装置_杨艳芳
（ ） 以在电压测量电路中进行校正，使ｖ１ －
Ｌ１ Ｌ２
ｖ２
＝０
以此来消除感应电势引起的误差．对测得的Ｐ 值进行
隔离、放大、滤波以及比较电路后转换成 ＤＳＰ 可以接
受 的 失 超 信 号 ．比 较 电 路 中 阈 值 的 设 定 通 过 实 验 来 测
量，并作为超导线圈失超保护的依据．
（２）失超保护电路原理
表 １ 超 导 单 饼 线 圈 的 参 数
项目
参数
混合磁体内径／ｍｍ
６５
混合磁体外径／ｍｍ
２２０
线圈总数
２０Leabharlann 临界电流／Ａ ５５／７７Ｋ
临界电流／Ａ
８５／６５Ｋ
其连接如图９所示：
图 １１ 环 境 异 常 液 晶 显 示
作环境异常．这是因 为 在 逆 变 阶 段 ＤＳＰ 收 到 上 位 机 发送的故障指令，输出Ｉ／Ｏ 信号由高电平转换为低电 平，驱动信号由低电平转换为高电平，保护电路启用， 将 磁 体 上 的 能 量 通 过 释 能 电 路 进 行 释 放 ，以 免 磁 体 被 烧坏．同时人机界面显示工作环境异常，保护电 路启 用 ．由实验结果 可 知 ，失 超 保 护 装 置 能 够 准 确 的 接 收 上位机发送的 指 令 ，并 及 时 触 发 失 超 保 护 电 路 ．同 时 人机界面能够正确的显示工作环境、保护电路及超导 磁体的工作状态，证明了该装置的有效性．
通 过 智 能 显 示 终 端 开 发 软 件 ，可 以 实 现 固 定 图 片 在人机界面终端的存储．人机界面如图 ８ 所示，由三 部 分 组 成 ：工 作 环 境 、保 护 电 路 以 及 超 导 磁 体 ，包 括 以 下 三 种 工 作 情 况 ：① 工 作 环 境 正 常 ，超 导 线 圈 未 失 超 ， 保 护 电 路 未 启 用 ；② 工 作 环 境 正 常 ，超 导 线 圈 失 超 ，保 护 电 路 启 用 ；③ 工 作 环 境 异 常 ，超 导 线 圈 失 超 ，保 护 电 路启用；其中红色字体及红色亮点表示各部分的工作 状态．如图８中的工作状态为工作环境正常、超导 线 圈１失超，保护电路启用．
BESⅢ低温超导磁体线圈骨架及恒温容器的研制
关 键 词 ： 超 导 磁 体 ；低 温 ；恒 温 器 ；结 构
中图分 类号 ： Ｔ ６ Ｍ２
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ｉ １ ７ ６ ２—７ ４ （ ０ １ ０ ０ ６ ０ Ｄ ：０ ３ ０ ／．ｓｎ １７ ７ ４ ． ０ １ ０ ． １ ６ ９ ２ １ ） ３— ０ ９— ５ ＯＩ １ ． ４ ４ ｊｉ ． ６ ２— ６ ９ ２ １ ． ３ ０ ７ ｓ Ｂ Ⅲ ｌ ｗ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｓ ｐ ｒ ０ ｄ ｃ ｉｅｍａ ｎ ｔｃ ｉ ｓ ｅｅｏ ｎ ｈ ｒ ｓａ ’ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ＥＳ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｕ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｇ ｅ ｏｌ ｋ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｔｓｄ ｖ ｌｐ ｎ ｖ
Ｗ ＡＮ Ｇ ｎｇ， Ｔｉ ＺＨＡＮＧ ｎ — ｎ ＣＨ ＥＮ ｏ ｓ ｕ Ｐｉ ｇ ｐｉ ｇ， Ｈａ —ｈ
（ ｈｎ ｈｐ Ｒｅ ｅ ｒｈ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔＡｃ ｄ ｍｙ， ｅｊ ｇ ０ ２， ｈｎ ） Ｃ ｉ ａＳ ｉ ｓａｃ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ａ ｅ Ｂ ｉ ｎ １ ｉ ０ １ Ｃ ｉ ａ ９
程 —— 北 京 正 负 电 子对 撞 机 二 期 改 造 工 程 而建 造 的 超 导 磁体 系统 。 Ｂ Ｓｌ 导磁 体 低 温 恒 温 器 和 超 导 线 圈 骨 架 是 Ｅ ｌ超 Ｉ
格 繁杂 ， 度变 化 范 围 大 （ 材厚 度 ： 大 ３ ｍ， 厚 板 最 ８ ｍ 最 小 ４ ５ｍｍ） ． 。涉及 的 主要 材 料 有 ５ ８ ０ ３和 ６ ６１ ０ １年 ３月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． １ ３３，Ｎｏ ３ ． Ｍ ａ ．，２ １ ｒ ０１
ＳＨＩ ＣＩ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
超导磁体系统失超紧急应对方案
超导磁体系统失超紧急应对方案1. 引言超导磁体系统在各种应用场合（如粒子加速器、磁共振成像等）中扮演着至关重要的角色。
该文档旨在提供一套详细的失超紧急应对方案，以确保在超导磁体系统出现失超状况时，能够迅速、有效地采取措施，降低损失。
2. 失超定义及原因2.1 失超定义失超（Quench）是指超导磁体中的超导材料因温度升高或其他原因导致其超导性能下降至临界值以下，从而使得磁体中的磁通量不再被钉住，迅速膨胀并产生巨大热量。
2.2 失超原因- 温度异常：制冷系统故障、外部热源侵入等。
- 电流异常：电流快速变化、短路等。
- 机械故障：磁体结构损坏、冷却剂泄漏等。
3. 失超紧急应对流程3.1 立即启动应急预案- 立即通知相关人员，包括运维团队、紧急救援组等。
- 启动应急预案，进入紧急状态。
3.2 立即切断电源- 迅速切断超导磁体系统的电源，防止电流继续流动。
- 注意：在切断电源前，确保人员安全。
3.3 检查制冷系统- 检查制冷系统是否正常工作，如有异常，立即启动备用制冷系统或进行修复。
- 确保制冷系统稳定运行，以降低磁体温度。
3.4 检查冷却剂循环- 检查冷却剂循环系统是否正常，如有异常，立即进行修复或切换至备用系统。
- 确保冷却剂循环畅通，以帮助降低磁体温度。
3.5 检查磁体结构- 检查磁体结构是否有损坏，如有异常，立即进行修复或加固。
- 确保磁体结构稳定，防止因结构损坏导致更严重事故。
3.6 监测磁体参数- 实时监测磁体温度、电流、电压等参数，了解磁体状态。
- 如有必要，进行磁体放电处理，降低磁体中的磁通量。
3.7 事故调查与分析- 在失超事故处理结束后，对事故原因进行调查与分析。
- 制定改进措施，预防类似事故的再次发生。
4. 培训与演练- 对相关人员（如运维团队、紧急救援组等）进行失超应急处理培训。
- 定期组织失超应急演练，提高应对失超事故的能力。
5. 总结失超事故对超导磁体系统的影响严重，因此建立一套完善的失超紧急应对方案至关重要。
核磁共振设备失超应急解决方案
核磁共振设备失超应急解决方案1. 背景核磁共振（MRI）设备是医院和科研机构中重要的医学影像设备，其工作原理依赖于超导磁体产生强大的磁场。
当超导磁体的工作温度超过临界温度（失超）时，磁体将失去超导性质，导致磁场强度迅速下降，可能会损坏设备或造成安全事故。
因此，制定核磁共振设备失超应急解决方案至关重要。
2. 应急组织架构成立应急指挥部，由设备管理部门、医疗部门、安全部门等相关人员组成。
各相关部门应明确职责，协同配合，确保应急响应的顺利进行。
3. 应急响应流程3.1 失超预警1. 监控系统实时监测超导磁体的工作温度，当温度超过临界温度时，系统自动发出失超预警。
2. 预警信号立即传递至应急指挥部，启动应急响应程序。
3.2 紧急停机1. 应急指挥部通知操作人员立即停止扫描，关闭MRI设备电源。
2. 操作人员按照应急预案操作程序，将患者移出扫描室，确保人员安全。
3.3 安全评估1. 安全部门对现场进行安全评估，确认是否存在火灾、爆炸等危险。
2. 若存在危险，立即启动相应的安全预案，如疏散人员、启动灭火系统等。
3.4 设备检查与维修1. 设备管理部门组织专业人员对MRI设备进行检查，确认设备状态。
2. 根据设备检查结果，制定维修方案，并及时修复设备。
3.5 善后处理1. 对受影响的患者和医务人员进行心理疏导和关怀。
2. 总结失超事件原因，完善应急预案，加强设备维护与管理。
4. 培训与演练1. 对操作人员进行失超应急处理培训，确保其熟悉应急预案和操作程序。
2. 定期组织失超应急演练，提高应急响应能力。
5. 注意事项1. 确保MRI设备工作环境符合要求，避免因环境因素导致设备失超。
2. 定期对MRI设备进行维护和检测，确保设备处于良好状态。
3. 加强操作人员的安全意识，遵循操作规程，防止人为因素导致设备失超。
6. 总结核磁共振设备失超应急解决方案旨在确保设备安全运行，保护患者和医务人员的安全。
通过建立应急组织架构、明确应急响应流程、加强培训与演练等措施，提高核磁共振设备失超应急响应能力，降低安全事故风险。
核磁共振设备失超事件的应急管理方案
核磁共振设备失超事件的应急管理方案1. 目的为了确保核磁共振（NMR）设备在失超事件发生时能迅速、有效地得到处理，最大程度地减少事件对实验室正常运行的影响，特制定本应急方案。
2. 适用范围本方案适用于实验室所有NMR设备及操作人员。
3. 定义和术语- 失超：指核磁共振设备在运行过程中，超导磁体因某种原因失去超导状态，导致磁场强度急剧下降的现象。
- 应急响应：指在失超事件发生时，采取的一系列快速、有效的措施，以减轻事件对设备及实验室运行的影响。
4. 应急响应流程4.1 失超事件识别- 操作人员在监控设备运行过程中，一旦发现磁场强度异常下降，应立即判断为失超事件。
4.2 应急启动- 操作人员立即按下紧急停止按钮，停止设备运行。
- 同时，立即报告实验室负责人和相关部门。
4.3 应急处理- 实验室负责人接到报告后，立即组织相关人员前往现场。
- 确认失超事件后，立即启动应急处理程序。
4.4 应急措施- 1) 确保人员安全：要求现场人员远离设备，避免因磁场变化造成人身伤害。
- 2) 隔离故障设备：切断失超设备的电源和冷却系统，防止事故扩大。
- 3) 记录事件信息：详细记录事件发生的时间、现象及处理过程，为后续分析提供数据。
- 4) 联系维修服务：尽快与设备供应商或维修服务部门取得联系，请求技术支持。
4.5 应急解除- 维修人员到达现场后，进行设备检查和维修。
- 确认设备恢复正常后，实验室负责人宣布应急解除。
5. 后期处置- 实验室负责人组织相关人员对失超事件进行原因分析，提出改进措施。
- 加强设备日常维护和检查，预防类似事件再次发生。
6. 培训和演练- 实验室定期组织失超事件应急处理培训，提高操作人员应对能力。
- 定期开展失超事件应急演练，确保各项应急措施得以落实。
7. 文件管理- 本方案应作为实验室管理文件进行归档，便于随时查阅和更新。
8. 修订历史- 版本号 | 修订日期 | 修订人员 | 修订内容- ------ | -------- | -------- | --------- 1.0 | 2022-xx-xx | 初始创建 | 创建核磁共振设备失超事件的应急管理方案以上为核磁共振设备失超事件的应急管理方案，供实验室及相关人员参考执行。
40T混合磁体超导磁体失超保护系统设计的开题报告
40T混合磁体超导磁体失超保护系统设计的开题报告
一、背景及研究意义
混合磁体超导磁体是一种新型的超导磁体，由铜和超导线绕制而成。
其具有极高的磁场和电流稳定性，使其可以应用于如物理实验、磁共振
成像等领域。
然而，超导磁体在运行过程中，若由于某些原因使其失超，可能会引起严重的事故，甚至危及人身安全和设备安全。
因此，设计合
理的超导磁体失超保护系统，对于保障设备的安全运行具有重要意义。
二、研究目的和内容
本文旨在设计一种可靠的40T混合磁体超导磁体失超保护系统，保
证其在运行过程中失超时能够及时发现并采取相应的措施，从而确保设
备的安全运行。
具体研究内容包括：
1、制定合理的超导磁体失超保护系统方案；
2、设计超导磁体失超检测电路，实现对超导磁体失超的实时监测；
3、设计超导磁体失超保护电路，实现对失超事件的快速响应和处理。
三、研究方法
1、分析40T混合磁体超导磁体的失超机理；
2、调研国内外同类设备的失超保护系统方案及应用技术；
3、根据失超保护系统的设计原则和工作要求，制定合理的超导磁体失超保护系统方案；
4、设计失超检测电路和保护电路，并进行仿真和试验验证。
四、研究成果
本研究将设计出一种可靠的40T混合磁体超导磁体失超保护系统方案，包括失超检测电路和保护电路两部分。
保护系统实现实时监测和快
速响应，能够确保设备的安全运行。
同时，本研究也可为类似超导磁体失超保护系统的设计提供参考。
五、研究进展
目前研究进展良好，已经完成对失超机理的分析和失超保护系统方案制定。
接下来将进一步进行失超检测电路和保护电路的设计、仿真和试验验证。
核磁共振设备失超现象的紧急响应方案
核磁共振设备失超现象的紧急响应方案1. 摘要本文档旨在提供一份详细的核磁共振（NMR）设备失超现象的紧急响应方案，以确保在设备出现失超现象时，可以迅速、有效地采取措施，保障人员安全和设备完整性。
2. 失超现象定义失超现象是指核磁共振设备在运行过程中，由于某种原因导致设备内部温度超过设定值，从而使设备失去超导状态，引发设备故障的一种现象。
3. 紧急响应步骤3.1 立即停止实验一旦发现核磁共振设备出现失超现象，应立即停止实验，关闭设备电源，并确保设备处于安全状态。
3.2 安全检查在设备停止运行后，应对设备进行安全检查，包括：- 检查设备内部是否有异常声音、异味或烟雾等现象；- 检查设备外部是否有泄漏、损坏等情况；- 检查设备周边环境是否有火源、高温等危险因素。
3.3 报警通知在确认设备安全后，应立即向实验室负责人、 Safety Officer 和设备供应商报告失超现象，并详细说明设备运行状态、现象发生时间等关键信息。
3.4 紧急响应团队集结实验室负责人应在接到报警通知后，立即组织紧急响应团队，包括设备操作人员、维修人员、安全人员等，准备进行紧急处理。
3.5 设备冷却在紧急响应团队集结完毕后，应根据设备制造商的指导，采取适当措施对设备进行冷却，以降低设备内部温度，防止设备进一步损坏。
3.6 现场处理紧急响应团队应根据设备制造商的指导和相关安全规定，对设备进行现场处理，包括：- 检查设备内部部件，确认是否存在损坏；- 对设备进行必要的维修和更换；- 确保设备在重新启动前，各项指标均恢复正常。
3.7 重新启动在确认设备安全无误后，可按照设备制造商的指导和相关安全规定，重新启动设备。
3.8 事故调查与总结在失超现象处理完毕后，应组织相关人员对事故进行调查，分析失超现象的原因，并提出改进措施，以防止类似事件再次发生。
4. 培训与演练为确保实验室人员熟悉失超现象的紧急响应流程，应定期进行相关培训和演练，提高应急处理能力。
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一
削… ！ ｛头 和 ［ 引 蝴 赫线
站ｍ 、 东 ．
ｉ
部分存在电阻 ， 两端将 出现电压， 这是超导磁体
失超 的一级效应 ； 导体温度变化引起 冷却剂的 流量 、 压力 变化 ， 这是超导 磁体失 超 的次级效
应 。根据电位变化检测 出电阻变化是失超检测 的基本方法 ， Ｅ Ｉ 超导磁体就是利用检测磁 Ｂ ＳＩ Ｉ
总线温度传感器 Ｄ ＩＢ ０ 循检频率为 Ｉ ｚ Ｓ ８２ ， 。 Ｈ
２ ２ 硬 件设计 ．
考虑到单 片机 和 Ａ Ｃ 的处 理能 力， Ｄ 本设
计 采用两个 Ｓ Ｔ ９ ５ ４ 片机 分别 负责 电压 Ｓ ８Ｅ ６ 单
和温 度 采 集 ， 作 主 控 制 器 和 从 控 制 器 。 记 Ｓ Ｔ ９ ５４ Ｄ是 Ｓ Ｔ公司加强型 ５ Ｓ ８Ｅ ６Ｒ Ｓ １内核单 片机 ， 完全兼容 ５ １指令 。主控制 器外 围扩展
计。
关键词 ： Ｅ Ｉ ￣ Ｂ ＳＩ 超导磁体 ； Ｉ 失超保护 ； ＡＮ总线 ｉａＶＩ Ｗ Ｃ ｂ Ｅ
中图分类号 ： Ｔ １ ． Ｎ９ １ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： Ｏ ５一 ９ ４ ２ ６ Ｏ一 ９４Ｏ ２ ８Ｏ ３ （∞ ） ６Ｏ ９一４
Ｂ ＳＩ超导磁体 （ ＥＩ Ｉ 简称 Ｓ Ｍ） Ｓ 是北京正负 电子对撞机改造项 目中的重要部分。超导磁体 中的超导线圈运行 时可能受到各种电磁 的、 热 的扰动 ， 这些扰动来源于在电磁力作用下导体 发生摩擦移动的发热 ， 磁通跳跃的发热 ， 导体的
收稿 日期 ：０ ５０ －４ ２ ０－ ８１
作者简介： 廖院松（９Ｏ ， 湖北人 ， １８一）男， 华中师范大
学硕士研究生 ， 事嵌 入 式 系统 与计 算机 应用等 方 从
面的研究
９ ９４
维普资讯
失超保护系统实时监测 Ｓ Ｍ 磁体 的关键 Ｓ 电压信号， 当探测到磁体 电阻大于设定 的阈值
Ｃ Ｎ总线控制器等。从控制器外围扩展 Ｃ Ａ ＡＮ
总线控制器、 一总线温度传感器接 口、 地址拨码
开关 。主控 制 器 和从 控制 器 之 间 可 以通 过
号和报警ｌ ， ＿ 使系统可靠运行 ， ２ ］ 确保安全 。
２ 信号采集模块 的设 计
失超保护电路主要采用 传统 的模拟技术 ，
交流损耗产生的热沉积等。这些扰动造成局部
导体温度升高 ， 引起超导体临界 电流下降 ， 当临 界 电流下降到小于所 承载 的电流时 ， 导致线 圈
失超。一旦失超 ， 磁体 的储 能将 主要 以热的形 式释放出来 ，Ｅ Ｉ 超导磁体是大型超导螺线 Ｂ ＳＩ Ｉ 管磁体 ， 中心区域 提供 ｌ ０ 在 ＿ Ｔ磁场 ， 磁体储能
把缓冲区中数据发送到 Ｐ Ｃ主机。同时， 了 为 防止母排过热， 在母排上每 隔 ２ ｍ安装 一个一
统的命令。Ｓ Ｍ 磁体有两 种放电方式 ： Ｓ 快放 电
和慢放 电。在检测 到磁体失 超、 电流母 排或者 电流引线过热时启动快放 电 ， 能量卸载到泄能 电阻 ，２ｓ １０ 后磁体电压趋近 于 ０ 在检测到电 Ｖ； 源或低 温系统故障时启动慢放 电， 能量卸载到
维普资讯
第２卷 第６ ６ 期
２Ｏ Ｏ ６年 １ 月 １
核电子学与探测技术
Ｎｕ ｌ ｒＥ ｅｔ ｎｃ ｃｅ ｌｃｒ ｉ ａ ｏ ｓ＆ Ｄｅｅｔ ｎＴｅｈ ｏｏ ｙ ｔｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
汤 ｚ２ Ｎｏ ６ ．
Ｎｏ ． ２ ０ ｖ ０ ６
接近 ］ＭＪ 相 当于 ４ ｇＴ Ｔ炸药 的能量， ０ ， ｋ Ｎ 破
。 … 一 一 芈皇 磁 堂 导 体
坏力非常大 ， 因此超导磁 体失超 的及时探测和 保护尤为重要 。 无阻是超导磁 体在超 导态 的最基本特征 ，
承载电流的超导线圈在局部导体失超后 由于这
．＿丰ｒ 一－；０曩 ．一＝呻墨 一）肿 互 ’＝＝｝ 一 《皇 瓯 ： ： ＝ ＝
模块在 ０ Ｉ 内进入磁体失超采样模式 ， ．ｓ 采样频
率为 １５ ｚ持续采样 １０ ， ２Ｈ ， ２ｓ 把采样 结果写入
电阻时能够可靠地启动保 护 ， 并且要求具有 良 好的抗干扰能力 ， 以防止误动作。同时， 失超保
护系统提供逻辑接 口， 接受来 自Ｂ ＳＩ 控制系 ＥＩ Ｉ
Ｓ Ａ 缓冲区， Ｒ Ｍ 并记 录失超 发生 的时 间， 最后
３北京理工大学 ， ． 北京 ，０ ０ １ １０ ８ ）
摘要： 介绍了北京正负电子对撞机上北京谱仪（ Ｅ Ｉ） Ｂ ＳＩ 的超导磁体失超保护系统的设计原理， Ｉ 重点 介绍了基于 Ｃ Ｎ总线的信号采集系统的设计和实现。信号采集系统监测和记录磁体 内部关键 电压信 Ａ
号以及磁体外部重要的辅助信号， 用于分析和诊断磁体的状态 ， 并用 Ｌ ｂ ＩＷ 完成用户界面程序设 ａＶ Ｅ
５ ２ Ｘ ８的 Ｓ １ｋ ＲＡＭ、 Ｃ、 时 时 钟 （ Ｃ） ＡＤ 实 ＲＴ 、
慢放电二极 管 ，００ 后 磁 体 电压 趋近于 ｏ ４０ｓ Ｖ。
超导磁体失超后 ， 除本 身 的保护 动作 ， 如关 电 源、 启动回路开关 、 开泄能 电阻风扇外 ， 还要 向 相关系统（ 包括慢控制系统 、 电源控制 系统 、 低 温系统 、 信号采集 系统等） 发送失超事件连锁信
Ｒ ２２ Ｓ ３ 串口通信 ， 复位后从控制器将主控制器
Ｃ Ｎ节点地址编码发送给主控制器 。硬件设 Ａ 计框图如图 ２ 所示 。
缺点是没有数字接 口。信号采集模块实现了超 导磁体运行数据 的实时显示 和记录 ， 利用 图形 化开发平 台 Ｌ ｂ ｌ Ｗ 编写 上层用户界 面， ａＶ Ｅ 为
Ｂ Ｓ］超 导磁 体 失超 保 护 及 信 号 采 集 Ｅ ［
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（． １华中师范大学物理科学与技术学院。 湖北武汉 ４０７ ；． ３０９２中国科学院高能物理研究所 ， 北京 １０４ ｝ ００９