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高速数据采集卡在核物理中的应用?

文章出处:市场部网责任编辑:市场部作者:坤驰科技人气:-发表时间:2014-06-15 17:18:00

随着科技技术发展,对于核辐射探测与原子核等构成的核信息系统所携带的信息民进行测量与分析,是进行核信息系统内部特征和规律研究的重要保证。

通常,人们主要采用各种"光电类"探测器件,如光电倍增管(PMT)、光电二极管(PD)等所构成的核辐射探测器来感受和传递核信息,并把它转换成电信号,再通过数字化设备(常规电子学设备,或高速数据采集卡数字化仪)进行处理和研究这些信号及其特征。由于核信号产生的特殊性,获取一次核信号代价往往极其昂贵,而且实验无法重复进行,因而现代核信号处理必需要求高速、实时和准确,还要考虑构建整个系统的低成本、可重用、多适用性等问题。

光电倍增管

光电倍增管示意图

核信息系统中的核信号通常是一种多通道裂变信号,它具有形式多样性、表现复杂性、裂变随机性以及快速反应性,核信号的电子学表达形式统分为两大类:

1)脉冲信号,其脉冲发生时刻蕴含着核材料或核事件的信息。按脉冲信号所表征的特征频率范围再分的话,又可以分为高频脉冲和低频脉冲信号;

2)连续信号,其信号的积分效应及电压幅度蕴含着核材料或核事件的信息。按连续信号所表征的特征频率范围再分的话,又可分为高频连续和低频连续信号。

构建一种能同时满足高频脉冲、低频脉冲和高频连续、低频连续信号形式的核信号高速采集、高速存储、高速处理分析要求,同时是一套具备后处理、再分析、多存储能力的离线核信号处理与分析系统。

随着虚拟仪器技术的发展,采用硬件、软件相结合的方式 构造出一种基于计算机平台、采用高速数据采集卡的核信号处理与分析系统已成为主流研究工具。

光电倍增管放大器

光电倍增管放大器

该系统包括:中子探测器及其电子学电路、高速数据采集卡、计算机制处理器、高速存储磁盘阵列。中子探测器及其电子学电路沿用传统方式,提供核信号源,其电子学电路接收中子探测器输出的中子源裂变释放的中子信号,将其转变成以时间信息为标度的快逻辑负脉冲信号(包括高频脉冲低频脉冲信号),或者是以积分电压幅度为标度的连续信号(包括高频连续和低频连续信号);高速数据采集卡可采用3通道、1GS/S同步的采集系统,它对输入信号经过必要的调理、滤波后进入高速同步A/D转换环节。当来源信号为快逻辑负脉冲信号时,采集卡按时间-数字转换TDC(Time-Digital-Convert)方式采集记录信号,直接由卡载FPGA单元在线完成采集及TDC转换,即仅对脉冲信号执行边沿检测以记录脉冲发生时间,形 成的缓存结果为脉冲信号数据流;当来源信号为连续信号时,采集卡按模拟 数字转换ADC (Analog-Digital-Convert)方式采集记录信号,即直接对连续 信号执行模数转换,记录信号的电压幅度,形成的缓存结果为连续信号数据流。上述高速数据采集卡得到的各种形式的数据流再通过PC总线传输提供给 PC机控制处理器进行分析处理,同时转存到高速存储磁盘阵列。信号的采集、传输、存储、处理采用流水线形式的并行方式,通过PC机的多核CPU、多线程方法予以实现并行工作机制。

光电倍增管高速采集卡

高速数据采集

 

高速数据采集卡在高能物理中的应用案例请参考:

/gaonengwulileijiejue.shtml#cnr

高速数据采集卡资料请参考:

/gaosushujucaijikashu.shtml

 

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