硅微條探測器具有位置分辨高、響應快、低噪聲、低功耗等優(yōu)點,廣泛應用在各大加速器試驗中,測量粒子徑跡.新世紀以來,逐漸應用于空間探測領域.計劃中的"悟空"2號暗物質粒子探測衛(wèi)星的硅微條探測器將至數(shù)十萬計,將產生海量的原始數(shù)據(jù).如何實現(xiàn)探測器快速實時的數(shù)據(jù)壓縮,是其需要解決的一大難題.立足于面向空間應用的硅微條探測器在軌實時壓縮算法,算法采用FPGA （Field-programmable Gate Array）搭建流水線結構的方式實現(xiàn),在提高系統(tǒng)集成度、節(jié)省邏輯資源的同時,批量數(shù)據(jù)處理時最高可將數(shù)據(jù)壓縮率提升至38.4 M通道/s.算法結構具有通用性,設計思想和方案將為"悟空"2號的徑跡探測器的研制提供參考. 

【文章來源】：天文學報. 2019,60(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

硅微條探測器結構與工作原理

對比3者,Fermi的壓縮速率最高,卻丟棄了信號幅度信息;AMS-02利用FPGA搭配DSP完成探測器數(shù)據(jù)的收集和壓縮,同時保留了位置和信號幅度信息,但由于其單顆DSP僅能負責832路數(shù)據(jù)壓縮,集成度偏低,壓縮速率也偏低;DAMPE的數(shù)據(jù)獲取和壓縮處理均在FPGA上完成,集成度比AMS-02高,但壓縮速率以及能支持的事例率卻均是3者最低.“悟空”2號擬借鑒DAMPE或AMS-02,同時保留硅微條上的位置和幅度信息,探測器信號獲取方案主要沿用DAMPE:使用VA140實現(xiàn)多通道微條信號讀出;讀出信號的進一步調理、數(shù)字化及數(shù)據(jù)收集分別由運放電路、ADC(Analog-to-Digita Converter)和FPGA完成.由于FPGA在數(shù)據(jù)處理上具備天然的并行性優(yōu)勢,“悟空”2號依然選擇在FPGA上完成數(shù)據(jù)壓縮處理,通過對算法架構進行并行化設計,實現(xiàn)高速壓縮,數(shù)據(jù)獲取與壓縮處理流程如圖2所示.2.2 硅微條探測器壓縮算法流程

cluster判別

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于空間天文的硅微條探測器原型樣機研制[J]. 韋家駒.  核技術. 2018(12)



本文編號：3213400