6 校准
[0088]27积分器(计数器)
[0089]28 校准
[0090]29模数转换器(ADC)
[0091]30电流源，温度补偿
[0092]31 PI控制器(比例-积分控制器)
[0093]32来自拾波线圈的电压(拾波电压)，由第二测量装置测量的值
[0094]33 参考电压(2.5V)
[0095]34 接地(GND)
[0096]35由霍尔探针测量的值，由第一测量装置10测量的值
[0097]36 同步(Sync)
[0098]37用于积分磁场的设计值
[0099]38作动变量
[0100]39场误差
[0101]图7详细显示同步电压-频率转换器21的电路原理图。RC积分器通过输入电阻对电容器41放电，使得电容器41中的电荷状态在一个时间间隔内变化。电容器41上的电压通过它的电荷Q⑴除以它的电容Cint给出，并在比较器42上与+5V的恒定电压47进行比较。如果电容器电压降至这一阈值以下，则连接到比较器42的逻辑开始起作用。这对电容器41以指定量充电，并在输出端产生脉冲。由于施加的电压，电容器41中的电荷降低，它的电压最终降至参考电压以下。结果，比较器42和与门43的输出从低变换为高。在时钟44的下一个下降沿中，该变换情况被处理，D触发器(DFLOP)输出45变换到高。在时钟44的下一个上升沿中，与门输出返回到低，且锁存器输出46返回到高，这种变化的结果就是一个脉冲被移位。同时，电容器41的复位阶段开始，以ImA的恒定电流在一个时钟周期向电容器提供电荷。由于参考电压被流过Rin的电流减小，所以在该时钟周期内也发生局部放电。在随后的时钟44的上升沿中，充电过程完成，且电容器41在输入电压的恒定影响下再次放电。
[0102]在下一个周期中，又有一次不能达到比较器阈值，并重复上述顺序。由于在放电阶段，放电量与一个时间间隔内的再次充电过程中的充电量并不完全相等，所以电容器41的锯齿形电压的平均值从阈值漂移。这以后，跟着一个延长的或缩短的放电时间，其再次建立调节。如果放电电流过大，电容器41在一个时钟时间区间内未充分充电，该锯齿形的电容器电压持续向下漂移。其不再达到电压阀值。在这种情形下，每个第二时间周期内产生一个输出脉冲。
[0103]本发明的用于校准目的的方法包括:通过两个连续的校准测量，确定脉冲的磁通量值和偏移误差。以这种方式，从拾波线圈11到输出端的路径上的所有可能的误差都被校正。这里，测量受温度变化影响的量的偏差，因为在输入端要输入指定的高精度电压。
[0104]通过积分器20输入端的短路，由电压-频率转换器在2秒时间内产生的脉冲被计数。在测量阶段，从电压-频率转换器21的脉冲中实时减去所测得的脉冲的平均频率。
[0105]通过积分器20输入端的参考电压，其优选地达到最大预期电压的一半，即，2.5V，在2秒内产生的脉冲被计数。从参考电压和被计数的脉冲计算脉冲值。
[0106]建议的2秒校准时间在具有更长校准时间的小离散误差与短校准时间的小测量误差之间形成折中，在短校准时间内，受环境调节的影响变化很小。
[0107]图8显示用于偶极子5的磁场的闭环控制器电路原理框图。加速器控制系统50向磁体供电单元51提供用于电流56的设计值52，并向磁场闭环控制器55提供用于积分磁场的第二设计值53。通过反馈回路，校正信号54被传送至磁体供电单元51。电磁体5、15根据磁体供电单元51的电流56产生磁场，该磁场由磁场闭环控制器55进行测量。磁场闭环控制器55将场误差(即与第二设计值53的偏差)作为校正信号54传送至磁体供电单元51，该磁体供电单元51通过电流56的校正稳定该场误差。磁场闭环控制器55包括具有积分器20的创新装置，即具有彼此平行布置的积分器部件的创新装置。
【主权项】
1.一种用以对电磁体(5，12，15)产生的磁场进行测量和闭环控制的装置，包括用于测量磁场的绝对磁场强度的第一测量装置(10)、用于测量所述磁场的磁场强度变化的第二测量装置(11)、至少两个用于确定所述第二测量装置(11)测量的磁场强度变化的磁场强度的积分器(20)，所述积分器相互平行布设、校准装置、用于比较由所述第一测量装置(10)和所述第二测量装置(11)测量的磁场强度的单元和用于将所述测量的磁场强度与指定设计磁场强度进行比较的另一单元。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一测量装置(10)被设计为霍尔探针。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二测量装置(11)被设计为拾波线圈。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述拾波线圈沿着所述电磁体(5，12，15)的束流输运系统安装，并完整地测量磁隙中的所述磁场。5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述积分器(20)被布置成使得一个积分器(20)对由所述第二测量装置(11)测量的多个值进行积分，同时另一个积分器(20)运行一个校准周期。6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述积分器(20)包括电压-频率转换器(21)。7.如权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述积分器(20)包括比较器(42)、采样及保持元件、负反馈电容器(41)和由时钟(44)控制循环的触发器，其在指定的时间过去之后对所述负反馈电容器(41)放电。8.如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述积分器(20)被分配给时控切换单元(24)，所述时控切换单元(24)启动所述积分器(20)的工作状态的转换。9.如权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，所述第二测量装置(11)测量作为磁场变化结果的感应电压，所述电压形成所述积分器(20)的输入值。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，将偏移电压(23)提供给所述第二测量装置(11)测量的所述感应电压(32)，使得所述被测量的感应电压(32)加上所述偏移电压(23)形成所述积分器(20)的输入信号。11.如权利要求ι-?ο任一项所述的装置，其特征在于，所述彼此平行布置的积分器(20)被分配给多路复用器单元(24)，所述多路复用器单元(24)被集成进所述电路，使得所述第一积分器(20)测量并发送所述磁场强度，同时所述第二积分器(20)首先运行短路校准，然后运行参考电流校准，其中，完成校准后，所述第二积分器(20)测量并发送所述磁场强度，同时所述第一积分器(20)运行所述校准周期。12.一种用以对电磁体(5，12，15)产生的磁场进行测量和闭环控制的方法，包括如下步骤: -通过第一测量装置(10)在一点测量磁场的绝对磁场强度； -通过第二测量装置(11)测量所述磁场强度的变化； -对所述第二测量装置(11)测量的所述磁场强度的变化进行积分； -比对所述绝对磁场强度和所述积分磁场强度； -如此获得的所述磁场强度与指定的设计磁场强度进行比较； -其中，提供至少两个积分器(20)，其中一个积分器(20)对所述第二测量装置(11)测量的所述磁场强度的变化进行积分，第二积分器运行校准周期。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一测量装置(10)和所述第二测量装置(11)均在测量开始前被校准。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第一步，为了校准所述积分器(20)，所述积分器(20)的输入端被短路。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，第二步，所述积分器(20)的输入端连接到参考电压源(33)。16.如权利要求12-15任一项所述的方法，其特征在于，以所述短路校准确定校正脉冲，在测量期间，从所述测量值实时减去所述校正脉冲。17.如权利要求12-16任一项所述的方法，其特征在于，以所述参考电压的校准确定各电压-频率转换器(21)的脉冲值，在测量期间，以所述值对所述脉冲加权。
【专利摘要】用以对电磁体(5,12,15)产生的磁场进行测量和闭环控制的装置，包括用于测量磁场的绝对磁场强度的第一测量装置(10)、用于测量磁场的磁场强度变化的第二测量装置(11)、至少两个用于确定所述第二测量装置(11)测量的磁场强度变化的磁场强度的积分器(20)，所述积分器相互平行布设、校准装置、用于比较由所述第一测量装置(10)和所述第二测量装置(11)测量的磁场强度的单元和用于将测量的磁场强度与指定设计磁场强度进行比较的另一单元。还提供了一方法。
【IPC分类】G01R33/00
【公开号】CN105339803
【申请号】CN201480035091
【发明人】艾克·福尔德梅耶
【申请人】海德堡离子射线治疗(Hit)海德堡大学综合诊所企业有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年4月29日
【公告号】DE102013104778A1, EP2994768A1, US20160097823, WO2014180703A1