【摘要】：中國(guó)散裂中子源(CSNS)是由高能質(zhì)子打靶產(chǎn)生脈沖式中子源的大型科學(xué)裝置。通用粉末衍射儀(GPPD)是CSNS首批建設(shè)的三臺(tái)譜儀之一,通過(guò)對(duì)物質(zhì)的磁和晶體兩方面的研究,滿足了物理、納米科學(xué)、化學(xué)、生物以及材料科學(xué)等領(lǐng)域的工業(yè)和研究要求。GPPD譜儀采用二維位置靈敏探測(cè)器(SSND)探測(cè)中子,閃爍體將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并由光電倍增管放大輸出,經(jīng)電子學(xué)系統(tǒng)獲取到達(dá)探測(cè)器的中子飛行時(shí)間信息,并將信息送到后端的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng),供用戶分析和使用。 以CSNS的GPPD電子學(xué)系統(tǒng)為背景,通過(guò)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和芯片調(diào)研,設(shè)計(jì)了一款基于Xilinx公司Spartan6系列型號(hào)為XC6SLX75T FPGA的電子學(xué)控制電路,并制作了6層PCB板,在ISE14.4環(huán)境下完成FPGA固件開(kāi)發(fā),主要實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)信號(hào)和用戶數(shù)據(jù)的傳輸。實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸是基于Aurora協(xié)議光纖傳輸,采用81B/10B編解碼,以線速度2.5Gbps速率、幀控形式傳輸實(shí)時(shí)信號(hào),此方式傳輸省去了傳統(tǒng)電纜傳輸實(shí)時(shí)信號(hào)帶來(lái)的大量電纜鋪設(shè)問(wèn)題；用戶數(shù)據(jù)是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸,通過(guò)TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上,供用戶分析查看,此傳輸方式將原本屬于主機(jī)CPU有的工作轉(zhuǎn)移到控制電路上完成,減輕了CPU負(fù)擔(dān),加速了網(wǎng)絡(luò)處理能力。 基于控制電路板,針對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)光纖傳輸做了傳輸延時(shí)和抖動(dòng)測(cè)試,針對(duì)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸做了驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明：Aurora協(xié)議光纖傳輸實(shí)時(shí)信號(hào)最大傳輸延時(shí)不超過(guò)600ns,最大傳輸抖動(dòng)不超過(guò)4ns,滿足系統(tǒng)最大傳輸延時(shí)不超過(guò)1μs和最大傳輸抖動(dòng)不超過(guò)0.1μs的要求；TCP/IP協(xié)議傳輸測(cè)試驗(yàn)證了此傳輸方式的正確性和可靠性。
【圖文】：

(4)能達(dá)到的最好分辨率為么^//￡/=0.2%。通用量粉末衍射儀（GPPD)的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.1所示。：：a裳荊簷 ::?.；圖1.1通用量粉末衍射儀（GPPD)的基本結(jié)構(gòu)示意圖GPPD 懫用二維位置靈敏探測(cè)器(SSND, Symptom Scale of NeurotransmitterDeficiency)探測(cè)，探測(cè)的信息由光電倍增管輸出給電子學(xué)系統(tǒng)（ElectronicsSystem),由于傳輸給電子學(xué)系統(tǒng)的中子信息是非常微弱的信息，，因此需要通過(guò)電子學(xué)對(duì)中子入射位置信息和中子飛行時(shí)間信息進(jìn)行放大、畫(huà)別和匯總最后送到在線數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)（DAQ，Data Acquisition System),供科研和企業(yè)使用。數(shù)據(jù)獲S蝸低橙砑饕饔檬竊誦鋅刂啤⒒袢『痛砬岸說(shuō)繾友低乘屠礎(chǔ)⒍允萁寫(xiě)媧�、采訌洩N酵枷允盡⒁約岸鄖岸說(shuō)繾友Ы行Ｗ伎潭鵲萚“、GPPD探測(cè)裝置示意圖如圖1.2所示。/ …， I Electronics ^ …^Detector > ▲ > DAQsystem/圖1.2 GPPD探測(cè)裝置示意圖電子學(xué)系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：前端讀出電子學(xué)（pre-readout circuit)、數(shù)據(jù)匯總電路(data collection circuit),控制電路(control circuit)以及 PCIE 接口插卡，電子學(xué)系統(tǒng)示意圖如圖1.3所示。前端讀出電子學(xué)對(duì)探測(cè)器送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行電荷放大、成形和壚別處理后得到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)匯總電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，再由PCIE接口插件將匯總的數(shù)據(jù)存入PC機(jī)中，控制電路主要作用是接收外部系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)TO和用戶數(shù)據(jù)Z1?Z8

獲取系統(tǒng)（DAQ，Data Acquisition System),供科研和企業(yè)使用。數(shù)據(jù)獲軟件主要作用是運(yùn)行控制、獲取和處理前端電子學(xué)系統(tǒng)送來(lái)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采用直方圖顯示、以及對(duì)前端電子學(xué)進(jìn)行校準(zhǔn)刻度等[“、GPPD探測(cè)裝置如圖1.2所示。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TL817

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2630387