labview课程设计同步光源辐射过程的界面设计

1、 成 绩 评 定 表学生姓名王艳军班级学号专 业通信工程课程设计题目同步光源辐射过程的界面设计评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业通信工程学生姓名王艳军班级学号课程设计题目同步光源辐射过程的界面设计实践教学要求与任务:1 学习LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧；2 掌握简单LabVIEW程序的编程实现；3 掌握简单通信系统设计和分析方法；4 采用Labview语言，实现同步光源辐射过程的界面设计。（1）通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成系统结构方框图；（2）采用LabVIEW实现同步光源辐射过程的界面设计系统；（3）系统

2、调试与改进，调整系统参数，分析系统运行结果；（4）写出设计总结报告。 工作计划与进度安排:20周（上）学习LabVIEW虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单LabVI程序的编程实现，掌握简单通信系统设计和分析方法。20周（下）采用LabVIEW语言，实现同步光源辐射过程的界面设计，并对系统进行性能分析。指导教师： 201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日目 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1

3、34.1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

4、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

5、，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 ring（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

6、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：

7、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

8、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

9、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

10、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