Система сбора данных эксперимента служит для сбора сигналов со всех детекторов установки, оцифровки сигналов и их записи на постоянные носители информации, а так же для настройки и контроля работы экспериментальной установки. В настоящее время в ядерной физике и физике элементарных частиц в качестве стандарта для построения систем сбора данных приняты стандарты САМАС (Computer Automated Measurement And Control) и VME. (VERSA Module Europe). Они представляют собой модульные системы, состоящие из различных приборов, а также цифровой стандартизованный интерфейс, используемый для компьютерной автоматизации и управления измерениями. Электроника системы сбора данных (Амплитудно-цифровые и время-цифровые преобразователи, счётчики и т.д.) выполняется в виде отдельных сменных модулей с интерфейсами САМАС или VME в зависимости от выбранного стандарта. Эти модули помещаются в один или несколько контейнеров (крейтов), которые предоставляют возможность обмена данными между различными модулями по внутренней шине. Одним из модулей в крейте обязательно является контроллер крейта. Общий вид крейтов САМАС и VME с помещёнными в них модулями показан на рис. 8.1. Как правило, один или несколько модулей системы имеют интерфейс для связи с персональным компьютером или же сами являются ЭВМ, выполненным в виде отдельного модуля. Важным элементом системы является программное обеспечение, посредством которого осуществляется управление экспериментальной установкой.
|
В качестве примера рассмотрим систему сбора данных уже упоминавшегося эксперимента GRAAL (рис. 8.2). Электроника реализована в модулях как системы САМАС, так и VME. Связь между модулями системы САМАС и VME осуществляется через модуль FASIC. Данные с каждого из детекторов установки поступают в модули САМАС и VME по шинам стандарта FERA (Fast Encode Readout ADC) и ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
|
Управление оптической
системой лазера осуществляется с персонального
компьютера (PC), через модуль PCAS1C, связанного с PC по
шине стандарта GPIB (IEEE bus). Управление всей
установкой осуществляется с рабочей станции SUN,
связанной с модулем MVME167 посредством ETHERNET
соединения. Модуль MVME167 представляет собой
одноплатный компьютер, который служит для
управления модулями VME по запросам с компьютера
SUN. При помощи программы AKIGRAAL, запускаемой с SUN,
контролируется работа установки и организуется
сбор данных и их запись на DLT ленту. Объем одной
ленты DLT равен 10 Гб. Система сбора данных GRAAL может
обработать событие с объёмом ~3200 бит за время ~17.5
мксек без передачи по ETHERNET и записи на DLT ленту,
что соответствует загрузке (потоку данных) ™ 23
Мб/сек. Скорость ETHERNET составляет 600 Кб/сек,
скорость записи на DLT ленту ~ 300 Кб/сек.
В эксперименте, поток данных и объём
одного события зависят от настроек установки и
интенсивности пучка гамма-квантов и составляет в
среднем 100-150 Кб/сек и ~ 700 байт, соответственно.
Сигналом, указывающим системе сбора
данных начать запись события, является так
называемый триггер. Различают физический или
жесткий триггер, соответствующий жестко
заданным условиям отбора, и компьютерный или
мягкий триггер, формируемым программным
способом. Физический триггер в установке GRAAL
формируется при выполнении следующих условий: BGO
- калориметр срабатывает в совпадении с системой
мечения. При этом для того, чтобы отрезать
события, не соответствующие рождению мезонов,
порог срабатывания BGO калориметра (минимальное
суммарное энерговыделение) устанавливается на
уровне 200 МэВ. Этот порог задается
дискриминатором и не может меняться программным
способом.
Число “мягких” триггеров зависит от
конкретного алгоритма анализа. Например, для
изучения фоторождения 3 заряженных частиц в
конечном состоянии используется отбор событий,
когда двойная стена пластиковых сцинтилляторов
и “Barrel” срабатывают в совпадении с системой
мечения. При этом, количество событий в двойной
стене пластиковых сцинтилляторов должно быть
более двух, а в детекторе “Barrel” - более одного.
Триггер монитора пучка формируется при
совпадении сигнала от системы мечения с сигналом
от детектора “Spaghetty” или тонкого монитора.
Дополнительная литература:
- GRAAL homepage: http://www.infn.it/levisand/graal/graal.html
24.04.2014
