научная статья по теме СРЕДСТВА ТЕСТИРОВАНИЯ И НАСТРОЙКИ МАГНИТНОГО СПЕКТРОМЕТРА УСТАНОВКИ СВД-2 Физика

Текст научной статьи на тему «СРЕДСТВА ТЕСТИРОВАНИЯ И НАСТРОЙКИ МАГНИТНОГО СПЕКТРОМЕТРА УСТАНОВКИ СВД-2»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2004, № 6, с. 47-50

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

СРЕДСТВА ТЕСТИРОВАНИЯ И НАСТРОИКИ МАГНИТНОГО СПЕКТРОМЕТРА УСТАНОВКИ СВД-2

© 2004 г. А. Н. Алеев, С. Г. Басиладзе, А. М. Вишневская

НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Россия, 119992, Москва, Воробьевы горы, 1, стр. 2 Поступила в редакцию 29.04.2004 г.

Описываются программные и аппаратные средства, разработанные для проверки магнитного спектрометра на основе многопроволочных пропорциональных камер, общее количество сигнальных проволочек в котором составляет ~15000. С учетом большого количества каналов и территориальной распределенности установки средства диагностики обеспечивают поэтапное тестирование частей спектрометра. С помощью описываемой аппаратуры производится также настройка параметров регистрирующей электроники путем автоматического снятия кривых задержанных совпадений пропорциональных камер.

ВВЕДЕНИЕ

Широкоапертурный магнитный спектрометр установки СВД-2 в течение ряда лет используется для проведения экспериментов по исследованию сечений рождения адронов [1] на ускорителе У-70 в Протвино. Практика его эксплуатации показала, что для успешной работы и минимизации простоев во время проведения сеансов необходимо, чтобы средства тестирования и настройки могли быть использованы и при отсутствии пучка ускорителя. Это необходимо, в частности потому, что в силу специфики эксперимента частицы пучка проходят через весьма узкую зону многопроволочных пропорциональных камер (м.п.к.), а интенсивность рассеянных частиц весьма мала, поэтому проверка работоспособности всей плоскости каждой камеры требует значительного времени (или перестройки режима вывода пучка).

В работе описываются достаточно простые программно-аппаратные средства тестирования, которые используются как при подготовке спект-ромера к сеансам, так и для быстрого поиска неисправностей во время проведения эксперимента.

АППАРАТУРА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ

Электронная регистрирующая аппаратура спектрометра [2] расположена в 28 крейтах, объединенных в 4 ветви, работающие по протоколу КАМАК-КОМПЕКС [3]; она показана на рис. 1 слева. Общее количество сигнальных проволочек пропорциональных камер составляет ~15000. Контроллеры ветвей ККС-731 [4] расположены в центральном крейте; там же находится контроллер связи [5] с компьютером спектрометра (IBM PC),

принимающим данные после каждого цикла вывода пучка из ускорителя.

В центральном крейте размещены и модули запуска спектрометра; в тестовом режиме они имитируют циклы вывода пучка (каждые 10 с) и переводят компьютер (по прерыванию) в режим считывания данных.

Аппаратура для тестирования и настройки спектрометра также показана на рис. 1; в ее состав входят:

- модуль "Блок набора констант" - БНК-501 [6], модифицированный для имитации кода с выхода модуля регистрации;

- сдвоенный блок управляемой (от компьютера) наносекундной задержки 2БЗУ-122 [7] с общим диапазоном регулирования до 128 нс (находится в центральном крейте);

- специально разработанный тестовый модуль для проверки (одного из) модулей регистрации, выдающий 64 сигнала в уровнях, совместимых с выходными сигналами усилителей-формирователей;

- генератор Г5-63, вырабатывающий импульсы длительностью ~500 нс в режиме внешнего запуска (запускается, как и тестовый блок, от модуля задержки);

- механический коммутатор со встроенными согласованными на 50 Ом аттенюаторами, с выхода которых импульс через коаксиальный кабель длиной ~50 м подается на катодную плоскость одной из м.п.к., амплитуда импульса на камере составляет ~10 В.

В системе реализована трехступенчатая процедура контроля, позволяющая достаточно быстро находить "уровень" неисправности.

Центральный крейт Модуль прерывания— Блок задержки -

1

1ВМ РС

I I I I

ККС-731

Крейты регистрации

(модули регистрации не показаны)

Пропорциональные камеры

I

Рис. 1. Блок-схема регистрирующей аппаратуры магнитного спектрометра на основе пропорциональных камер и тестирующей его аппаратуры.

1. На первом уровне тестирования проверяется работоспособность того или иного крейта регистрации и подсистемы сбора данных в компьютер. С помощью БНК-501 в крейте можно задать линейный код, соответствующий срабатыванию одной или нескольких проволочек в группе из 8 каналов любого модуля регистрации (алгоритм кодирования описан в [2]).

2. С помощью тестового модуля можно убедиться в работоспособности того или иного модуля регистрации в крейте. Практически важно то, что этот тест позволяет отделить неисправности в усилителях и соединительных кабелях от неисправностей в самих модулях регистрации, которые, как показывает опыт эксплуатации, весьма вероятны (чаще всего отказывают приемопере-

СРЕДСТВА ТЕСТИРОВАНИЯ И НАСТРОЙКИ МАГНИТНОГО СПЕКТРОМЕТРА

49

Рис. 2. Вывод результатов системного теста (снятия кривой задержанных совпадений) на экран монитора.

датчики на магистрали крейта, т.е. "сильноточные" интегральные схемы).

3. Самая длинная "петля проверки" охватывает проволочки м.п.к. и усилители. Наведенный через емкость "катод-анодная проволочка" импульс попадает на входы всех усилителей камеры и с их выходов через кабели на витых парах - на входы всех модулей регистрации для одной плоскости.

ПРОГРАММНЫЕ ФУНКЦИИ ТЕСТИРОВАНИЯ

Программное обеспечение написано на языке "С" с использованием графических средств, предоставляемых в среде Windows. Общий вид "окна пользователя" приведен на рис. 2. Оно разбито на зону управления (справа) и зону наблюдения (слева), последняя включает:

- графическую панель (вверху) для вывода гистограмм;

- текстово-графическую панель (внизу справа) для вывода сообщений о результатах тестирования или об обнаруженных ошибках;

- иллюстративную панель (внизу слева), схематически показывающую наличие частиц пучка в установке (темный кружок - мишень, полоски -плоскости м.п.к., светлые точки появляются при наличии частиц пучка).

Зона управления служит для выбора вида теста и задания его параметров, а также индикации исполнения выбранной программы тестирования.

Меню тестовых программ - двухуровневое. На первом уровне можно выбрать следующие тесты: тест скорости считывания из центрального крейта; тест прерываний компьютера; тест "ручной контроллер"; тест системы в целом; детальное наблюдение гистограммы.

Кроме того, задать: количество циклов вывода пучка в тесте; задержку сигнала запуска в модуле прерываний; шаг приращения задержки (20 нс) -1/4 от периода тактового генератора [2]; задержку сигнала запуска в модуле регистрации; "высоту" масштабируемой гистограммы по оси У.

В зоне индикации команд представлены в виде численных величин следующие параметры функций КАМАК-КОМПЕКС: В - номер ветви, С -номер крейта, N - номер станции (модуля в крей-те), А - субадрес в модуле, ^ - функция управления, - записываемая величина, Я - считываемая величина и другие параметры в зависимости от выбранного пункта меню.

Для теста "ручной контроллер" в меню второго уровня можно задать: содержимое регистра управления [5] контроллера; содержимое его адресного регистра; режим генерации цикла КАМАК или КОМПЕКС; параметры цикла, полный адрес -В, С, N, А и функцию количество циклов.

И наблюдать на индикаторе во время исполнения: параметры цикла - В, С, И, А, Г, Я; полученные сигналы качества прошедшего цикла.

Системный тест позволяет осуществить одну из следующих процедур: чтение регистра состояний модуля прерывания; чтение регистра управления из блока задержки; чтение данных из модулей регистрации через контроллер крейта для м.п.к.; сканирование данных из модулей регистрации по задержке сигнала запуска, т.е. снятие кривой задержанных совпадений для модуля регистрации.

Для детального наблюдения гистограммы могут быть использованы сдвиг, сужение и расширение гистограммы. При сужении гистограммы, т.е. при объединении нескольких каналов в одном столбце гистограммы, на экран выводится средняя величина и (разными цветами) величины максимального и минимального отсчетов в объединяемых каналах.

ПРИМЕРЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ

Тестирование подсистемы сбора данных показывает, что скорость считывания из центрального крейта составляет 2.3 мкс/слово. При чтении данных из периферийных крейтов скорость снижается до 4.5 мкс/слово за счет задержек в контроллере ветви ККС-731, контроллере крейта КПК-671 и ограниченного физического быстродействия магистрали ветви.

На рис. 2 показан результат измерения кривой задержанных совпадений в системном тесте для одной из пропорциональных камер (нижняя гистограмма); измеренное разрешающее время составляет 160 нс (полная ширина на полувысоте).

На верхней гистограмме показан результат сканирования 64 каналов при задержке, соответствующей пику кривой разрешения. Две темные линии на ступенчатой гистограмме отображают неисправность в двух каналах модуля регистрации.

Опыт многолетней эксплуатации системы тестирования показал ее эффективность, удобство и надежность в работе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адриишин А.М., Ардашев Е.Н., Бабинцев ВВ. и др. Сообщение 84-3. Серпухов: ИФВЭ, 1984.

2. Алеев АН., Басиладзе С.Г., Вишневская А.М. и др. // ПТЭ. 2003. № 5. С. 51.

3. Басиладзе С.Г. // ПТЭ. 1983. № 5. С. 6.

4. Басиладзе С.Г., Рыбников В.М. // ПТЭ. 1986. № 1. С. 55.

5. Алеев А Н., Басиладзе С.Г., Селиков А.Е. // ПТЭ. 2003. № 5. С. 56.

6. Басиладзе С.Г, Ракитский В.Я. // Аппаратура систем автоматизации научных исследований МГУ. М.: Изд-во МГУ, 1984. С. 46.

7. Басиладзе С.Г., Рыбников В.М. // Аппаратура систем автоматизации научных исследований МГУ. М.: Изд-во МГУ, 1984. С. 96.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком