Смекни!
smekni.com
Остальные рефераты

Система управления оптическими модулями проектируемого байкальского глубоководного нейтринного телескопа нт1000 (стр. 3 из 4)

Рабочее напряжение на ФЭУ составляет около 1,5 кВ, поэтому в ОМ экспериментального стринга используется 2 типа таких источников:

· PHV 12-2.0K DC-DC converter Traco Power (производства Япония)

· VIP-2A (Иркутск)

Управление HV-блоком осуществляется контроллером. От него же на блок приходит питание 12 В. Значения выставленного на HV-блоке напряжения контроллер отображает в кодах: код от «0» до «4500» соответствует напряжению 0..2000 В для Traco Power и 0..2500 В для иркутских блоков. Данное представление напряжений не очень удобно, поэтому у HV-блоков есть мониторный выход, и контроллер может измерить реальное напряжение на ФЭУ. Мониторный вход контроллера при этом необходимо калибровать. Калибровка возможна только в одной точке, поэтому для большей точности эта точка берётся возле рабочего напряжения 1,5 кВ.

Усилитель

Усилитель используется для предусиления сигнала, поступающего с ФЭУ, а так же для разведения выходящего сигнала и питания модуля 12 В. У него имеется 2 выхода: прямой и инверсный с разными коэффициентами усиления. Усиление прямого выхода ~ 5, он предназначен для измерения сигналов до 100 фотоэлектрон (граница линейности спектрометрического канала). Инверсный выход может иметь 2 различных коэффициента усиления. Если сигнал от него идёт на счётчик шумов контроллера, то усиление ~ 8. Данное усиление используется в четырёх нижних ОМ экспериментального стринга. Но для того, чтобы расширить диапазон сигналов ОМ до 300 фотоэлектрон используются усилители, с усилением инверсного выхода ~ 1,5 (1й и 2й ОМ нового стринга). Поэтому два верхних модуля имеют по 2 линии передачи сигнала, которые взаимодополняют друг друга.

Все элементы электроники монтировались на материнской плате ОМ.

Производились последовательное тестирование и калибровка электроники ОМ. В контроллере тестировались: величина управляющего светодиодами напряжения, пороги счетчика шумов ФЭУ, напряжения низковольтного питания ОМ, датчик температуры, система управления и мониторинга высоковольтного блока ФЭУ.

Результаты тестирования контроллеров ОМ

Тестируемый параметр

Значение

Разброс значений параметров

Минимальный порог счетчика шумов ФЭУ

30 мВ

5 мВ

Максимальное управляющее светодиодами напряжение

10.5 В

0.2 В

Точность контроля установленного значения высоковольтного напряжения

2%

0.5%

Диапазон задержек сигналов светодиодов

1000 нс

<10 нс

Шаг изменения задержек сигналов светодиодов

100 нс

<10 нс

3. Развёртывание экспериментального стринга на оз. Байкал, отладка системы управления

Развёртывание экспериментального стринга на оз. Байкал проводилось в начале апреля 2008 года. Крепёж ОМ стринга к кабель-тросу начинался от нижних, вверх смотрящих модулей, и заканчивался фиксацией блоков электроники стринга.

Важной особенностью процесса установки являлась «горячая» проверка системы управления ОМ срезу после его монтирования к тросу и незначительного погружения в воду. Для этого из КУНГа, в котором находился компьютер и система подачи питания на ОМ, производился опрос контроллера оптического модуля. При обнаружении обрыва связи или несоответствии получаемого ответа от контроллера со стандартными данными мониторинга можно произвести быструю замену неисправного модуля.

Данный подход к развёртыванию стринга может значительно сократить время доводки установки до рабочего состояния, если нет абсолютной гарантии в надёжности модулей и кабельных коммуникаций.

4. Первые экспериментальные результаты

Первые испытания новой измерительной системы были проведены со светодиодной матрицей и лазерным источником света. Схема измерения со светодиодной матрицей показана на Рис. 20. На рисунке 21 показан пример события от светодиодной матрицы. В событии представлены сигналы на всех восьми каналах FADC: 6 сигналов отрицательной полярности соответствуют каналам с высокими коэффициентами усиления, два сигнала положительной полярности – каналам с низким коэффициентом усиления.

Рис. 21. Пример события от светодиодной матрицы.

На Рис. 21. видно, что сигналы распадаются на три группы, с характерной задержкой между сигналами каждой группы около 100 нс.

Эта задержка примерно соответствует разнице в длинах кабелей ОМ: длины кабелей для 1-го и второго оптического модуля 20 м, 3-го и 4-го – 40 м, 5-го и 6-го ОМ – 60 м. Учитывая, что задержки световых сигналов, поступающих на оптические модули по оптоволокнам, одинаковые, полученные данные позволяют калибровать временные задержки измерительных каналов экспериментального стринга (определять т. н. временные сдвижки каналов). Таким образом учитывается различие в длинах кабелей и задержках сигналов с ФЭУ.

Тестирование экспериментального стринга проводилось также и в режиме засветки от калибровочного лазерного источника. Схема калибровки показана на Рис. 22.

Пример лазерного события представлен на Рис. 23.

Рис. 23. Пример лазерного события.

Лазерные данные используются для амплитудной калибровки каналов. На Рис. 23. видно, что максимальная амплитуда от лазера зафиксирована на 4-ом ОМ, наиболее близком вниз смотрящем модуле стринга. По мере увеличения расстояния от лазера амплитуды сигналов падают (3, 2, 1 каналы). На ОМ с ФЭУ смотрящими вверх (5 и 6 каналы), как и ожидалось, сигналы от лазера значительно меньше.

На Рис. 24. представлен пример сигнала от мюона, зарегистрированного на экспериментальном стринге. Соотношение времен прихода сигналов от разных каналов указывает, что мюон пришел из верхней полусферы. Данные, представленные по лазерным вспышкам и мюонным событиям, представлены после коррекции временных сдвижек, полученных по данным от светодиодной матрицы.

Рис. 24. Пример мюонного события, зарегистрированного экспериментальным стрингом.

Первые экспериментальные данные, полученные на новом стринге, показывают корректность работы его составных частей и установки в целом. На следующем этапе испытаний новой аппаратуры начаты работы по исследованию точности временной привязки сигналов в событиях, зарегистрированных на разных каналах FADC, и калибровке амплитудных каналов.

Для исследования точности временной привязки использовалась светодиодная калибровочная система, позволяющая генерировать пары световых импульсов, задержанных во времени друг относительно друга. Время задержки определяется задержкой запуска двух светодиодов. Пример события с парой задержанных на величину ~500 нс импульсов представлен на Рис. 25.

Рис. 25. Пример события от светодиодной матрицы с двумя сигналами, задержанными на ~500 нс друг относительно друга, полученного на одном из каналов FADC.

Для определения точности временной привязки определялась дисперсия (RMS) и среднее значение задержки между сигналами для каждого канала FADC. Полученные для пяти каналов предварительные результаты измерений представлены в таблице. Как видно из таблицы, разброс средних значений задержек для пяти каналов не превышает 0.5 нс, а среднее значение RMS задержек составляет величину около 1.5 нс.

Оценка точности временной привязки сигналов

Канал

Среднее значение задержки, ns

RMS, ns

2

497.45

1.40

3

497.15

0.80

5

496.75

2.80

6

497.00

2.65

7

497.20

1.05

Для амплитудной калибровки спектрометрических каналов измерялись одноэлектронные спектры фотоумножителей. Основная проблема проведения таких измерений – большой темп счета шумовых импульсов ФЭУ, не позволяющий надежно выделять одноэлектронные сигналы, генерируемые светодиодным источником света. Для подавления шумов ФЭУ использовалась калибровка в режиме подсветки ФЭУ двумя задержанными световыми импульсами. Первый импульс имел одноэлектронную амплитуду, амплитуда второго, задержанного сигнала, выбиралась на уровне 2…3 вольт, много большего амплитуды шумовых сигналов ФЭУ. Для измерения одноэлектронного спектра использовался первый импульс, второй сигнал служил для выработки триггера. Пример калибровочных сигналов показан на Рис. 26.

 
назад
читать дальше
1
2
3
4
НАПИШИТЕ НАМ
Copyright © Smekni.com. All rigths reserved.