由中科院南京紫金山天文臺(tái)領(lǐng)銜的空間暗物質(zhì)粒子探測(cè)研究計(jì)劃,目標(biāo)是在衛(wèi)星平臺(tái)上搭載相關(guān)探測(cè)器進(jìn)行空間暗物質(zhì)粒子探測(cè)研究,目前已啟動(dòng)地面原理樣機(jī)的研制工作。為了配合地面原理樣機(jī)的調(diào)試與測(cè)試工作,為量能器讀出電子學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)完備的測(cè)試控制與數(shù)據(jù)分析軟件。該軟件基于LabWindows/CVI軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),通過(guò)VISA技術(shù)與電子學(xué)硬件部分通信,同時(shí)采用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用方法集成了MATLAB的相關(guān)功能,完成了對(duì)地面原理樣機(jī)576個(gè)電子學(xué)通道的調(diào)試和測(cè)試,為地面原理樣機(jī)的調(diào)試測(cè)試工作提供了一種有效、簡(jiǎn)便、可行的調(diào)試手段。 

【文章來(lái)源】：核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2012,32(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

BGO量能器結(jié)構(gòu)

?痛蠖??段?單塊BGO晶體有效動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到106)。地面原理樣機(jī)系統(tǒng)是正式系統(tǒng)通道數(shù)的1/3，其BGO量能器僅有4層，每塊BGO晶體對(duì)應(yīng)一個(gè)PMT，每個(gè)PMT有3路打拿級(jí)信號(hào)輸出，則共有192個(gè)PMT和576路電子學(xué)通道。相對(duì)應(yīng)的，其讀出電子學(xué)部分需要8塊FEE和2塊Sub－DAQ。為簡(jiǎn)化原理樣機(jī)系統(tǒng)，我們的設(shè)計(jì)中將其中一塊Sub－DAQ增加邏輯實(shí)現(xiàn)Global－DAQ的功能，匯總它本身以及另一塊Sub－DAQ的所有數(shù)據(jù)，然后通過(guò)USB總線傳輸?shù)絇C機(jī)，因此原理樣機(jī)中不存在Global－DAQ。地面原理樣機(jī)的BGO量能器和讀出電子學(xué)部分的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2地面預(yù)研小系統(tǒng)BGO量能器及讀出電子學(xué)的結(jié)構(gòu)圖2地面預(yù)研小系統(tǒng)的軟件需求搭建地面原理樣機(jī)的目的主要是針對(duì)未來(lái)星上系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，驗(yàn)證其方案和關(guān)鍵技術(shù)的可行性。因此需要詳細(xì)的電子學(xué)調(diào)試和對(duì)相關(guān)參數(shù)的測(cè)試來(lái)確保整個(gè)系統(tǒng)的性能達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)。同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的多通道(576個(gè)通道)和大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)意味著測(cè)試工作極其繁瑣，如果由手工完成將耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。為了配合地面原理樣機(jī)的調(diào)試與測(cè)試工作，簡(jiǎn)化測(cè)試復(fù)雜性，需要開(kāi)發(fā)一套專門(mén)的測(cè)試軟件。此軟件基于LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)硬件系統(tǒng)配置:包括Sub－DAQ的工作模式配置、對(duì)FEE的使能以及對(duì)自檢刻度信號(hào)的DAC碼的配置。(2)數(shù)據(jù)獲取:通過(guò)USB總線控制Sub－DAQ和FEE，進(jìn)行數(shù)據(jù)獲齲(3)數(shù)據(jù)處理:包括離線數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與顯示。因?yàn)橛呻娮訉W(xué)硬件部分上傳的數(shù)據(jù)是按照自定義的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行打包之后的數(shù)據(jù)包，所以軟件內(nèi)嵌了對(duì)有效數(shù)據(jù)的抽取和查找功能。在此基礎(chǔ)上，此軟件將配合其他測(cè)試設(shè)備完成電子學(xué)通道的自檢(刻度)測(cè)試、信號(hào)源掃描測(cè)試、臺(tái)階測(cè)試和單通道RMS測(cè)試以及探測(cè)器部分的光電?

理、GPIB、VX、VISA、TCP等函數(shù)庫(kù)。利用靈活的C語(yǔ)言，很容易實(shí)現(xiàn)儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示［2］。3.1軟件的架構(gòu)本軟件在LabWindows/CVI平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，根據(jù)實(shí)際功能需要，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，仔細(xì)考慮軟件各個(gè)層次和各個(gè)模塊之間的組合搭配。軟件主要包括命令模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)顯示模塊以及離線分析模塊，其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3軟件基本層次結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于特定的調(diào)試測(cè)試工作，命令控制模塊按照使用者對(duì)軟件相應(yīng)控件的操作向外部設(shè)備發(fā)送命令。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)接收保存硬件上傳的數(shù)據(jù)，并在需要的情況下將數(shù)據(jù)包復(fù)制給實(shí)時(shí)顯示模塊進(jìn)行分析、顯示。狀態(tài)監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)反映USB連接狀態(tài)、硬件溫度等信息。已保存好的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以交由離線分析模塊進(jìn)行電子學(xué)參數(shù)的分析。軟件各個(gè)模塊間的相互通信與配合，確保各項(xiàng)調(diào)試測(cè)試功能的成功實(shí)現(xiàn)。3.2軟件功能的具體實(shí)現(xiàn)3．2．1硬件接口在數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，Sub－DAQ通過(guò)CY68013USB接口芯片與PC機(jī)相連，負(fù)責(zé)整個(gè)電子學(xué)硬件部分與PC機(jī)的通信———包括上行傳輸數(shù)據(jù)包和下行傳輸命令。數(shù)據(jù)傳輸方式在CY68013的固件中設(shè)計(jì)為批量(BULK)傳輸模式，采用SLAVEFIFO方式進(jìn)行傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸高速可靠［3］。同時(shí)，在信號(hào)源掃描測(cè)試中，需要由信號(hào)源產(chǎn)生幅度依次遞增的電荷信號(hào)，為了簡(jiǎn)化測(cè)試流程，減少工作量，方便測(cè)試工作，對(duì)TektronixAFG3251信號(hào)源的控制也交由軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制［4］。為了統(tǒng)一外部設(shè)備與軟件的通信，簡(jiǎn)化軟件程序設(shè)計(jì)，采用VISA技術(shù)解決外部設(shè)備與軟件的通信問(wèn)題。在軟件設(shè)計(jì)中，所有與外設(shè)相關(guān)的控制與數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)都采用VISA所提供的函數(shù)進(jìn)行處理［5］。3．2．2狀態(tài)監(jiān)控模塊軟件的狀態(tài)監(jiān)控主要包括兩個(gè)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]暗物質(zhì)粒子探測(cè):意義、方法、進(jìn)展及展望[J]. 常進(jìn).  工程研究-跨學(xué)科視野中的工程. 2010(02)



本文編號(hào)：3264299