[發明專利]數字化NIM數據獲取系統

無效

• 申請號: 201110396995.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102566459A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王彥瑜;張建川;南鋼洋;周文雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明屬于數據獲取系統，直接應用于核物理實驗或者高能物理實驗。

背景技術

蘭州重離子加速器冷卻儲存環(HIRFL-CSR，簡稱CSR)是蘭州重離子加速器HIRFL的擴建工程，屬于國家重大科學工程項目。CSR是一個集加速、累積、冷卻、儲存、治癌終端、內靶實驗、外靶實驗及高分辨測量于一體的多功能實驗裝置，是一個雙儲存環系統，由CSRm(主環)和CSRe(實驗環)構成。中國科學院近代物理研究所依托該大科學裝置可以進行眾多高精度、高密度的核物理實驗。

NIM(Nuclear?Instrument?Module，核儀器插件)電子學系統是核技術領域前端電子學的基礎平臺，大量核物理實驗需要NIM電子學系統的支持。但是傳統的NIM電子學系統沒有數字化標準，做數據獲取需要CAMAC(Computer?Automatic?Measurement?and?Contro1，計算機自動測量和控制)或者VME(Versa?Module?Euro?card)系統的支持。CAMAC數據獲取系統的數據傳輸率最高只能到3MB/s，而基于VME系統的數據獲取系統的最大數據傳輸速率可達47.5MB/s。但VME和CAMAC系統成本太高，無法在數據獲取的其他領域進行推廣和應用。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的在于開發一種數字化NIM數據獲取系統((CCNS))。利用NIM電源的優良特性，結合現代計算機與數字技術，實現NIM系統的數字化功能，從而為核物理實驗及高能物理實驗提供一套新型數據獲取平臺，提高數據獲取效率。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種數字化NIM數據獲取系統((CCNS))，包括控制器插件(1)、模擬數字信號轉化器(ADC)插件(2)，自定義總線(3)；其中：控制器插件分控制器的前面板、控制器的后面板和控制器內部；模擬數字信號轉化器(ADC)插件分模擬數字信號轉化器(ADC)前面板、模擬數字信號轉化器(ADC)后面板和模擬數字信號轉化器(ADC)內部；自定義總線將控制器插件和模擬數字信號轉化器(ADC)插件連接；裝入NIM機箱(4)內；

控制器插件的前面板設有程序控制指示燈、并口硬盤指示燈、串口硬盤指示燈、電源指示燈、觸發信號接口、RS232串口接口、鍵盤鼠標接口、三個USB2.0接口、百兆網絡接口、復位按鍵、顯示器接口；

控制器插件的后面板(Back?Panel)上設有兩個插頭，為自定義交互總線插頭和NIM電源插頭；

控制器插件的內部電路板上接有：SM800系列嵌入式計算機、ACEX1K50系列的FPGA芯片、SN75976系列的單端轉差分芯片、并口硬盤、CF卡、低壓差線性電源芯片以及驅動芯片；控制器插件的前面板上的接口焊接在控制器電路板的一側，控制器插件的后面板上的插口焊接在控制器電路板的另一側；

模擬數字信號轉化器(ADC)插件的前面板(Front?Panel)設有8路模擬輸入信號接口、1路觸發信號接口和1個復位按鍵；

模擬數字信號轉化器(ADC)插件的后面板(Back?Panel)上設有兩個插頭，為自定義交互總線插頭和NIM電源插頭；

模擬數字信號轉化器(ADC)插件的內部電路板上接有峰值展寬器插件、16個放大器芯片、8個ADC芯片、2個數字模擬轉化器芯片、1個CYCLONEIII系列的FPGA芯片、FPGA芯片的程序配置芯片、SN75976系列的單端轉差分芯片、3V-5V電平轉化芯片、信號匹配板接口、低壓差線性電源芯片以及驅動芯片。模擬數字信號轉化器(ADC)模塊的前面板上的接口焊接在模擬數字信號轉化器電路板的一側，模擬數字信號轉化器(ADC)模塊的后面板上的插口焊接在模擬數字信號轉化器電路板的另一側；

自定義總線連接控制器插件和模擬數字信號轉化器插件。

本發明的優點和產生的有益效果：

本發明經過了物理實驗的測試，數據傳輸率最大可達66MB/s，系統正常運行時數據傳輸率為33MB/s，是傳統CAMAC系統數據率的10倍。本發明性價比高，系統構建靈活。優勢表現在：

1.該發明實現了一套新型的完整的數據獲取系統；

2.實現了一種智能化的控制器和多通道ADC模塊；

3.實現了基于FPGA技術的自定義64芯背板總線規范和協議，獲得了33MB/s的數據傳輸率；

4.ADC插件指標實驗室測試指標如下：

系統分辨率：0.0735％；

最大傳輸速度：33MB/s；

最大事件率：400KSPS；