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1、第卷第期强激光与粒子束,184Vol.18No.4年月,20064HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSApr2006文章编号:()1001-4322200604-0604-05用于实验中超热电子测量的数据采集系统*ICF陈鸣,杨存榜,丁永坤,阴泽杰1,2221(;)1.2300272.621900中国科学技术大学,合肥中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳摘要:针对超热电子测量中传统的非标采集系统带来的可靠性和集成度低、兼容性差等。缺点,介绍了一套完整的基于波形的数据采集系统,它包括了基于工业标准的总线硬件模块,和在公司的集成开VXINI发环境下所开发的完整控制
2、软件程序。该数据采集系统可以取代传统的积分谱仪,应用于/LabWindowsCVI在激光打靶实验中的超热电子温度测量,还结合实验室测试结果对在不同的触发条件下该系统的性能进行了定量分析。关键词:滤波荧光法;虚拟仪器();;/;VIVXILabWindowsCVIICF中图分类号文献标识码::TN24A在实验中,需要测量的信号种类繁多,带宽从几到几。其中模拟带宽在、采样
ICFkHzGHz1～100MHz率在之间的称之为中速信号记录系统;模拟带宽在以下、采样率在以下的称之5～500MSs1MHz5MSs//为低速信号记录系统。而超热电子的测量涉及到的正是较为典型的中速信号,作为激光和腔靶耦合的
3、产物,超热电子在激光等离子体环境下产生的硬射线从腔壁穿透出去才能被探测器测量到,因此超热电子的温度和X能量是通过测量硬射线谱的信息来反推的。实验中采用滤波荧光法,简称为(Xfilterfluorescencespectrum),利用多通道探测器对硬光能谱和角分布等特性进行全面诊断,从而为了解激光吸收机制和等离子体FFSX中自由电子、超热电子能量分布提供重要的实验数据。[1]问题的提出1探测器输出信号属于中速信号(具体参数FFS上升时间为,半高宽为),典型的
10～30ns500ns探测器信号如图所示。从图中可以看出,信FFS1号下降沿前端存在一个尖峰噪声,信号尾部存在较明显的噪声干扰,而且信
4、号在后半部之后出现轻微下冲,存在一个负的偏置干扰。而传统的数据FFS采集部分是通过门控积分器来实现的,触发信号触发一个高速比较器,产生门控信号,打开线性门。经过延时的信号通过线性门后对电容充电积分。积分信号经线性放大后送入峰保持器,再经变换ADCFig.1TypicalsignalfromFFSdetectors后送入计算机。数据采集系统框图如图所示。图典型的探测器输出信号21FFSFig.2BlockdiagramoftraditionalFFSdataacquisitionsystem图传统数据采集系统框图2FFS从上述工作原理可以看出,由于积分范围不能人为控制,我们无法选择合适的积分起
5、始点,在门宽范围内(原系统门宽大约是)信号和噪声将同时被积分,特别是偏置噪声的存在会使积分结果偏大,信号下降沿200ns*收稿日期;修订日期::2005-08-122006-03-20::基金项目:国家计划项目资助课题863作者简介:陈鸣-),男,博士研究生,研究方向为物理电子学(;。1980Lazzeri2003@yahoo.com.cn第期陈鸣等:用于实验中超热电子测量的数据采集系统4ICF605前端的尖峰噪声也会影响测量的精度。而且作为一个多路系统,其集成性和扩展性也很难得到保证。为了解决上面提到的问题,我们建立起一套基于标准化插件的波形数据采集系统。一方面,直接对VXI输入信号进行波
6、形采集,可以得到输入信号的原始波形,并直观地对积分范围进行选择;另一方面,采用VXI技术,它作为一种开放体系结构的仪器总线标准,优化了诸如高速转换器、标准化触发协议以及共享内存/AD和局部总线等先进技术和性能,满足本系统需要的可集成、模块化、标准化的要求,是应用虚拟仪器(virtualin-)技术的理想硬件平台,而且在降低成本和减小体积方面也有显著优势[2-4]strumentVI,。利用虚拟仪器技术在计算机上可以方便建立上述实验的测试系统是由用户利用一些基本硬件及软。VI件编程技术组成的各种各样的仪器系统,它的功能是可由用户定义的。它通过应用程序将通用计算机与其它仪器硬件结合起来,以透明的
7、方式把计算机资源和仪器硬件的测量和控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的分析处理和表达。系统的硬件组成2从构成要素上讲系统是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的,本次采集系统使用的方案是以,VIVXI标准总线仪器为硬件,将仪器硬件搭载到笔记本电脑加上应用软件而构成的系统,其中具体的硬件装置VXI包括:纵横公司的尺寸槽主机箱公司的零槽控制器,提供了两个、两;JV53500C6VXIAgilentE8491BUS
