【摘要】：高壓縮重子物質(zhì)(Compressed Baryonic Matter,CBM)實(shí)驗(yàn)裝置中的飛行時間探測器(Time-of-Flight detector,TOF)利用由多氣隙電阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探測器構(gòu)建的超級模塊實(shí)現(xiàn)高密度、高精度的粒子飛行時間測量,該超級模塊可支持高達(dá)320通道的高精度時間測量能力,其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量最高將達(dá)6.4Gbps。為實(shí)現(xiàn)對電子學(xué)信號的讀出和精密時間測量,CBM物理實(shí)驗(yàn)合作組開發(fā)了多種專用集成電路,并且提出了"無觸發(fā)"(無硬件觸發(fā))理念的新型數(shù)據(jù)獲取設(shè)計(jì)方法。在超級模塊的生產(chǎn)研制過程中,需要完成對各個探測器的質(zhì)量控制工作,以確保其在正式安裝前均滿足預(yù)期的指標(biāo)要求。由于目前CBM實(shí)驗(yàn)的專用芯片和讀出系統(tǒng)尚在研制過程中,因此需針對超級模塊研究用于其質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)讀出方法,以解決現(xiàn)階段單超級模塊320通道6.4Gbps的數(shù)據(jù)讀出難題。本文在對現(xiàn)有TOF探測器數(shù)據(jù)讀出方案進(jìn)行分析小結(jié)的基礎(chǔ)上,提出了一套適用于CBM-TOF超級模塊質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)讀出方法,并依此讀出方法設(shè)計(jì)了基于PXI讀出機(jī)箱的原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。方案中各數(shù)據(jù)讀出節(jié)點(diǎn)均具備獨(dú)立的千兆以太網(wǎng)口,可并行地傳輸數(shù)據(jù)至后端計(jì)算機(jī)。本文在明確系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程后,給出數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框架,對涉及到的前端數(shù)據(jù)讀出軟件和后端數(shù)據(jù)獲取軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳盡的闡述,具體包括軟件的開發(fā)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)通信協(xié)議、關(guān)鍵模塊具體實(shí)現(xiàn)等。最后對軟硬件原型系統(tǒng)中的各模塊進(jìn)行了功能和性能上的測試。測試結(jié)果表明,單個數(shù)據(jù)讀出子節(jié)點(diǎn)原型插件上的網(wǎng)口傳輸速率約為680Mbps,時鐘觸發(fā)插件工作穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸鏈路通,方案中要求的事例組裝、命令發(fā)送、狀態(tài)顯示、離線數(shù)據(jù)分析等功能均運(yùn)行正常。本文提出的分布式數(shù)據(jù)讀出方法及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的軟硬件原型可用于后續(xù)對CBM-TOF超級模塊探測器的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)讀出,亦為日后有類似高密度、高數(shù)據(jù)量的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀出提供參考。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O572.212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2566699