由中科院南京紫金山天文臺領銜的空間暗物質(zhì)粒子探測研究計劃,目標是在衛(wèi)星平臺上搭載相關探測器進行空間暗物質(zhì)粒子探測研究,目前已啟動地面原理樣機的研制工作。為了配合地面原理樣機的調(diào)試與測試工作,為量能器讀出電子學設計了一個完備的測試控制與數(shù)據(jù)分析軟件。該軟件基于LabWindows/CVI軟件開發(fā)平臺,通過VISA技術與電子學硬件部分通信,同時采用動態(tài)鏈接庫調(diào)用方法集成了MATLAB的相關功能,完成了對地面原理樣機576個電子學通道的調(diào)試和測試,為地面原理樣機的調(diào)試測試工作提供了一種有效、簡便、可行的調(diào)試手段。 

【文章來源】：核電子學與探測技術. 2012,32(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

BGO量能器結構

?痛蠖??段?單塊BGO晶體有效動態(tài)范圍達到106)。地面原理樣機系統(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晶體對應一個PMT，每個PMT有3路打拿級信號輸出，則共有192個PMT和576路電子學通道。相對應的，其讀出電子學部分需要8塊FEE和2塊Sub－DAQ。為簡化原理樣機系統(tǒng)，我們的設計中將其中一塊Sub－DAQ增加邏輯實現(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USB總線傳輸?shù)絇C機，因此原理樣機中不存在Global－DAQ。地面原理樣機的BGO量能器和讀出電子學部分的結構如圖2所示。圖2地面預研小系統(tǒng)BGO量能器及讀出電子學的結構圖2地面預研小系統(tǒng)的軟件需求搭建地面原理樣機的目的主要是針對未來星上系統(tǒng)進行技術攻關，驗證其方案和關鍵技術的可行性。因此需要詳細的電子學調(diào)試和對相關參數(shù)的測試來確保整個系統(tǒng)的性能達到相應指標。同時，整個系統(tǒng)的多通道(576個通道)和大動態(tài)范圍的特點意味著測試工作極其繁瑣，如果由手工完成將耗費大量的人力和時間。為了配合地面原理樣機的調(diào)試與測試工作，簡化測試復雜性，需要開發(fā)一套專門的測試軟件。此軟件基于LabWindows/CVI開發(fā)平臺，主要實現(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FEE的使能以及對自檢刻度信號的DAC碼的配置。(2)數(shù)據(jù)獲取:通過USB總線控制Sub－DAQ和FEE，進行數(shù)據(jù)獲齲(3)數(shù)據(jù)處理:包括離線數(shù)據(jù)分析和實時數(shù)據(jù)處理與顯示。因為由電子學硬件部分上傳的數(shù)據(jù)是按照自定義的數(shù)據(jù)格式進行打包之后的數(shù)據(jù)包，所以軟件內(nèi)嵌了對有效數(shù)據(jù)的抽取和查找功能。在此基礎上，此軟件將配合其他測試設備完成電子學通道的自檢(刻度)測試、信號源掃描測試、臺階測試和單通道RMS測試以及探測器部分的光電?

理、GPIB、VX、VISA、TCP等函數(shù)庫。利用靈活的C語言，很容易實現(xiàn)儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示［2］。3.1軟件的架構本軟件在LabWindows/CVI平臺上進行開發(fā)，根據(jù)實際功能需要，采用模塊化的設計思路，仔細考慮軟件各個層次和各個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、實時顯示模塊以及離線分析模塊，其基本結構如圖3所示。圖3軟件基本層次結構對應于特定的調(diào)試測試工作，命令控制模塊按照使用者對軟件相應控件的操作向外部設備發(fā)送命令。數(shù)據(jù)采集模塊負責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)包復制給實時顯示模塊進行分析、顯示。狀態(tài)監(jiān)控模塊實時反映USB連接狀態(tài)、硬件溫度等信息。已保存好的測試數(shù)據(jù)，可以交由離線分析模塊進行電子學參數(shù)的分析。軟件各個模塊間的相互通信與配合，確保各項調(diào)試測試功能的成功實現(xiàn)。3.2軟件功能的具體實現(xiàn)3．2．1硬件接口在數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，Sub－DAQ通過CY68013USB接口芯片與PC機相連，負責整個電子學硬件部分與PC機的通信———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的固件中設計為批量(BULK)傳輸模式，采用SLAVEFIFO方式進行傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸高速可靠［3］。同時，在信號源掃描測試中，需要由信號源產(chǎn)生幅度依次遞增的電荷信號，為了簡化測試流程，減少工作量，方便測試工作，對TektronixAFG3251信號源的控制也交由軟件通過網(wǎng)絡進行控制［4］。為了統(tǒng)一外部設備與軟件的通信，簡化軟件程序設計，采用VISA技術解決外部設備與軟件的通信問題。在軟件設計中，所有與外設相關的控制與數(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?

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



本文編號：3264299