高能物理：CERN 加速器系统的全面
数字化采集方案
方案背景&挑战
实验需求
LHC 强子对撞机使用“踢出器”（kicker magnets）精确控制高能粒子束偏转，要求实时采集电流/电压信号以保障系统安全，涉及多个加速器和几十至上百个通道。
挑战
信号频率变化范围广（10 MS/s 至 500 MS/s），动态范围大。对时间分辨率和信噪比要求极高，必须实现亚纳秒级同步与高精度采集，数据量庞大且需长期存储与趋势分析。
德思特数字化仪在CERN加速器系统的
数字采集应用解决方案
方案简介
为满足 CERN LHC 对 kicker 系统信号高精度采集的需求，该方案采用德思特TS-M4i.4451-x8 高速数字化仪，凭借 500 MS/s 采样率与 2 ns 时间分辨率，有效解决了高速脉冲信号捕捉难题。其高 ENOB（10 位以上）保障了信号保真度，同时支持多通道同步与灵活增益设置，确保系统在不同实验场景下都能精准采样、稳定运行，助力 CERN 实现大规模、可扩展的信号监测与故障预警能力。
系统设计强调信号链条的一致性与同步性。所有采集卡均通过外部分发的时钟和触发信号进行协调，确保跨多个通道与不同物理插槽的信号采样在纳秒级范围内保持精准对齐。此外，数字化仪具备多档输入电压范围自动适配功能，可根据不同 kicker 输出的信号幅度动态选择最合适的增益档位，避免因过压或欠压而引起的失真或噪声放大。
采集到的波形数据被实时传输至中心数据库系统，系统软件自动分析包括延迟时间、上升时间、下降时间、平顶电压等在内的关键波形特征，从而支持对设备运行稳定性的长期趋势监测与故障前预警。配合强大的软件生态，系统能够兼容 Windows 和 Linux 环境，并通过 LabVIEW 或 C/C++ 接口无缝集成至 CERN 原有的控制体系之中。
为配合整体控制系统，部分场景还引入了 Spectrum 的 AWG 波形发生器与数字模式发生卡，用于仿真 kicker 驱动信号或输出控制脉冲，实现闭环测试与信号路径全链路校准。这一完整的数据采集与控制链路，极大提升了 CERN 实验体系中对高频脉冲信号的获取能力与信号完整性，保障了粒子物理实验对时序精准性与信号保真度的极致要求。
德思特数字化仪TS-M4i.4451-x8集成到CERN加速器系统中
LHC 光束倾倒系统 （LBDS）
方案优势
高可靠性
系统部署稳定、
板卡运行超过十年，
具五年质保，维护便捷
灵活易部署
卡型、通道数可定制，
支持 PCIe、PXIe
物理封装
高同步精准
外触发分发，
全局同步精度达 ns 级，
确保信号一致
分析自动化
结合数据库与软件平台
自动提取 waveform 特性，
优化维护流程
系统兼容
支持多语言驱动（Linux/C/C++/LabVIEW），
快速集成至现有环境
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TS-M4i.44xx系列
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TS-44xx系列提供高速高分辨率解决方案，支持500 MS/s 14位或130/250 MS/s 16位ADC，配备双信号路径、6种输入范围和可选去噪滤波器，动态性能优异。适用于单通道500 MS/s 14位或多达32通道250 MS/s 16位的同步系统。
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