针对当前单次通过型数字束流位置探测器（BPM）有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题，提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成，增加了有效采样数据，并通过采样数据的截取与数据拼接、数字滤波等数据处理方式，提高了采样数据的信噪比，并最终实现了BPM测量分辨率的提高。实验结果表明，该算法在不改变模数转换器（ADC）采样率的情况下，将单次通过型BPM的测量分辨率提高了约2倍。该测量方法为提高单次通过型BPM的测量分辨率提供了一种新的解决方案，已成功应用于北京正负电子对撞机（BEPCII）和高能同步辐射光源（HEPS）直线加速器项目中。

为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节，设计了合肥光源（HLS-II）直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量，储存环注入阶段使用3个束流位置探测器（BPM）对束流能量进行在线测量；使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描，获得各加速段的能量增益公式；定量调节速调管的输出相位和高压，实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明，该方案能快速实现束流能量调节，调节后的束流具有良好品质，束流横向能散小于0.22%，注入速率明显改善。

为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）束流位置测量的需求，研制了各种类型的束流位置探测器（Beam Position Monitor，BPM）。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数，通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数，适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例，首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数，在此基础上，分析了椭圆形（HEPS增强器）与八边形（BEPCII储存环）管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中，确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外，计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近，相对误差在1%左右，椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右，证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法，可用于BPM的设计与相关问题的分析。

从强流脉冲电子直线感应加速器电子束流位置探测器测量原理出发，进行了标定装置物理设计，确定标定装置采用同轴结构，对束流探测器位置测量精度和测量范围、偏心同轴线对位置标定结果的影响进行了理论分析，并根据分析结果确定同轴结构内外导体相对位置调节范围、同轴线长度和特性阻抗。电路模拟和实验测量结果验证了在非匹配传输条件下可以得到满足位置标定要求的快脉冲信号波形。

以高能同步辐射光源（HEPS）对BPM提出的位置测量分辨率要求为出发点，介绍了BPM系统的整体架构并推导出BPM系统的信号链路中各级信号所需达到的信噪比；并根据ADC采样数据的信噪比需求，计算出ADC采样时钟的抖动需求；最后介绍了能够测量BPM信号信噪比和采样时钟抖动的BPM测试平台。各项结论可以作为判断BPM系统各部分能否达到HEPS工程要求的标准。

研究了基于BEPCⅡ直线加速器的腔式束流位置探测系统（CBPM）的设计。本方案给出的CBPM探头工作频率为S波段，束流管道半径23 mm，参考腔TM₀₁₀工作频率和位置腔TM₁₁₀的工作频率一致。由线下测试结果可知，CBPM实物特征参数与仿真结果一致，CBPM水平和垂直方向工作频率分别为2502 MHz和2503 MHz；垂直和水平的四个端口交叉隔离度均优于?44.7 dB；测量线性区域好于10 mm。射频前端电子学负责对CBPM探头的模拟信号进行滤波、放大和下变频等调制。将CBPM探头置于标定平台，对经过CBPM信号进行时域和频域分析，通过计算得到CBPM水平、垂直方向线下分辨率分别为2.87 μm、2.16 μm。

兰州重离子加速器(HIRFL)冷却存储环的实验环（CSRe）提供高品质的束流用于高精度的质量测量、原子物理等实验研究，实现束流参数的准确测量是进行物理实验的前提保障。目前，CSRe加速器控制系统已升级为EPICS架构。介绍了基于EPICS的束流诊断控制系统现状，并利用升级后的控制系统测量了束流相关参数。其中，束流位置系统能够测量注入束流的逐圈位置信息，测量结果发现束流在注入过程中存在一定程度的震荡，影响注入效率。流强测量系统通过高分辨的数据采集卡实现对DCCT信号的精确测量，同时增加了D事例触发功能。升级后的控制系统，可以实现束流参数的测量，并集成于加速器控制系统的EPICS CSS界面。