鼎阳SDS6204长波形读取的潜力挖掘及上海光源测试

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上学期我搭建起来的逐束团3维质心位置测量系统一直是获取500us长的一组12bit分辨率的波形数据，每个通道5M个采样点，4个通道共20M的采样点。实际上这款示波器有500M采样点的缓存，实际上利用了不到1/20。上学期联系鼎阳，因为还没有用户需要更长的波形读取，所以rom和Labview驱动的适配那时候还不支持单通道超过12.5M个点的波形数据读取。我估计因为前期鼎阳和力科的深度合作，力科的该系列标配是50M采样点的缓存，4个通道同时工作时每个通道最大也只有12.5M个数据点的原因吧？

我的更长波形读取的需求上学期反馈给鼎阳后，他们很快就把rom和Labview的驱动搞定了，这学期就开始了这个更长波形的调试。

还是上学期搭建的3维测量系统，这次读取10ms长每个通道100M个点（1亿）：

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​上面的截图是利用十一放假前和之后，难得的不会折腾程序的一段时间跑起来积累了15天连续运行的截图。一组波形数据一共400M采样点共800MB的数据，处理周期大约150s，那时候服务器只有256G的内存，跑采集程序的云主机需要分配100G的内存容量才行，如果想试重采样等功能都会报out of memory。之后就联系冷师兄去上海光源测试，连续的几天又把程序改进，又利用晓康为我做的模板把数据库在便携式服务器上调试好，让睿喆为我写了个python脚本好生成EPICS IOC需要load的上海光源720个束团的PV db模板的脚本。之后终于在10.18号成行。

去上海前发现个小问题：

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如果不是在数据库里看这样的小电影，很难注意到这个8个台阶的现象，纵向时间有8个100ps高度的台阶，猜想labview读取1亿个点的波形数据时，是每次读取12500000个点后做拼接，在拼接时少了一个点才会出现这样的现象，我又用5GHz采样率采集做了实验，发现这样的台阶高度变成了200ps，证实了拼接少了一点的bug。

临出发前发现，bug已经来不及修复，之后就出行。去到上海光源，第一次见，大开眼界，以后有机会专门发文吧，说说测试，2代光源和3代光源比起来确实代差明显：

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上面的程序界面，10ms波形含有720个束团6939圈的逐束团数据，图中的绿色曲线是用200mA模拟的逐圈流强曲线（因为在外网，没法通过EPICS获取到实时更新的储存环流强数据），中图是随便某个束团的逐圈X、Y，下面的图是某个束团的纵向时间，忽略八个100ps的锯齿，曲线宽度应该在10ps以内，有一点点震荡包络，包络幅度应该在5ps以内。上海光源是500MHz的RF，和合肥的204MHz相比同样的采样率每个bunch波形的点数稀疏了2.5倍，这样提取的数据噪声会大很多，不过看到的结果都是噪声宽度下很平稳的曲线，不像合肥这震荡的现象很严重。

上海之行比较匆忙还要赶紧回来，只连续积累了1夜的数据，第二天赶上维护没有束流，不过正好有机会进到光源核心区参观。浏览数据库时发现了一些现象：

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虽然某个束团的逐圈X看不到明显的震荡，但是720束团平均的逐圈X还是可以看到些X方向的震荡；某个束团的逐圈X、Y测的噪声宽度虽然有0.3mm，但还是能明显看到那种某一些圈Y方向跳变的情况，720个束团的平均逐圈Y噪声宽度差不多30um，跳变的情况更明显，而且是那种两个位置来回跳的现象，应该是所有束团的共性，一直不明所以然，怀疑是否有气缸跳动引起BPM探测器的震动，期待冷师兄那边libera逐圈数据的结果，这次积累一夜的数据，由于处理周期400秒左右，竟然没有抓到一次注入时的数据，期待下次去测试时能积累更长时间并抓到注入时的姿态，很想看看不同机器注入时X、Y正视图的分布。

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上图是程序跑的时候截的一张某束团的频谱曲线，横坐标是频率，单位是Hz，看的范围是上海光源回旋频率690KHz多的一半，程序处理过程中估计也会象合肥一样有一些底噪产生的峰位，对应哪些还不知道怎么从数据库里导出波形数据分析，以后有空再说吧。

从上海回来，鼎阳的许美美小姑娘很快就解决了拼接少一点的bug，之后看纵向时间的分布就舒爽多了：

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现在没有了那个高100ps的锯齿和台阶，能坚持到这里的您看到了吧？二代光源纵向震荡是会有多么厉害，即使是45个束团的平均逐圈相位，也会有几十ps的震荡幅度。

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​​上图是上海的720个束团的平均逐圈相位，看出差别了吧？忽略锯齿，曲线是多么的纤细和漂亮啊！真让人期待4代的合肥先进光源的样子！​

这段时间把两台SDS6204分别接着条带和纽扣BPM在线跑起程序，对比中发现个问题：

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拼接少一点的bug修复后，读取的数据点数从以前截图的99999992变到了完美的100000000个点，掐头去尾取整圈后的两台示波器的点数分别为99997791、99997803，嗯？怎么会不一样，差了12个点，是同一段时间长度啊！后来咨询鼎阳，原来有个时基精度的问题，下图是该款示波器时基的指标：

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这两款示波器如果简单比较时基精度的话，应该是12/99997791=0.12ppm=120ppb，是好于厂家的标称指标的，后来又查了查是德的最高端示波器时基精度能做到的程度：

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https://www.keysight.com/cn/zh/assets/7018-06242/data-sheets/5992-3132.pdf

数据源于上面的链接，比较了下，即使最高端，这个指标差别也没到一个量级，和我测的120ppb也不好多少，这样看来10ms的波形，差10几个点也是正常的，心里也就释然了，国产精品不管从稳定性，还有这类核心指标，都很不错了，完全可以常年在线使用了。不过更高端还任重道远，鼎阳和普源加油！​