【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于回旋加速器，尤其涉及一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统。
技术介绍
1、径向靶束流信号监测系统被视为加速器调试实验的“眼睛”，在实验过程中发挥着至关重要的作用。
2、径向靶束流信号监测系统的设计难点在于：加速器现场辐射大和较为微弱的束流信号的矛盾。一方面，加速器现场辐射剂量很大，中子一旦打到径向靶束流信号监测系统上就会设备就会损坏。一方面，为了远离加速器现场的辐射，通常将径向靶束流信号监测系统布设在远离辐射现场100米以外的地方。因为距离越远辐射程度越小。
3、远端布设径向靶束流信号监测系统分为二种情况，第二种情况的第二个需求是径向靶束流信号监测系统的设计难点所在。假设这二种情况的长距离信号线的噪声均为10。
4、第一种情况，加速器流强很强，微安乃至毫安量级，这个信号经过放大之后，它本身信号强度达到了10000，那么这个长距离信号线噪声10，基本不造成这个影响。
5、第二种情况，加速器流强没那么高，需要测的信号在纳安、皮安乃至更小，这个信号放大后只能达到200，那么这个长距离信号线噪声10，就要进行考虑。
6、对于第二种情况，又因为需求不同，进一步细分。
7、1、第一个需求：不需要看到数据详细的变化，分析，只需要知道束流流强大小信息。已知信号线造成的噪声大小是一个随机的变量，那我们只需要每秒平均一下信号线噪声大小，每秒平均一下束流流强测的大小，一减就能得到该秒的流强大小。
8、2、第二个需求：需要看到这个一秒500k的
9、总之，径向靶束流信号监测系统的设计难点在于：加速器主控室与加速器离得远+加速器需要测较为微弱的束流信号+加速器需要每秒极其详细的真实的束流信号数据。
10、现有技术的径向靶束流信号监测系统，多采用高速pcie卡+网线远端传输的方法，因为pcie数据采集卡传输速度快，所以，各个加速器的径向靶束流信号监测系统的首选是：高速pcie卡+网线远端传输的系统，如图1所示，该系统包括长距离信号传输线+基于pcie数据采集卡的远端控制室，其中，pcie数据采集卡布设在远端控制室内。
11、以上方法存在的问题是：
12、1)将pcie数据采集卡布设在远端只适用于第一种情况，而不适用于第二种情况的第二种需求，也就是只适用于加速器流强很强，微安乃至毫安量级，这个信号经过放大之后，它本身信号强度达到了10000，那么这个长距离信号线噪声10，基本不造成这个影响的情况。
13、2)自研开发非常复杂。pcie数据采集卡由于未能形成工业化的数据采集卡，在数据采集、以及数据发送的功能上需要用fpga自研开发，各个加速器都是根据自己的需求开发在fpga上，导致fpga开发非常复杂。
14、3)高速pcie卡+网线远端传输的方法在数据处理服务器和数据显示服务器之间通常采用基于千兆网的epics或tcp协议，该epics或tcp协议并非专为实时通信设计，可能导致数据延迟，不符合第二种情况的第二种需求。
15、4)高速pcie卡+网线远端传输的方法，由于pcie板卡体积相对比较大，因此，只适合放在空间比较大的主控室内。
16、总之，现有技术存在的问题是：当束流信号较为微弱时不适合远距离传输，因为干扰无法忽略；采用pcie数据采集卡需要自研开发，导致fpga开发非常复杂；epics或tcp协议不适合对实时性要求很高的场合；pcie卡因为占地大只能放在远端的控制室。噪声干扰是指束流信号线到数据采集卡这一段路程，当pcie卡因为占地大只能放在远端的控制室时，就使得束流信号线到当pcie卡这段的路程因为过长而受到干扰。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，目的在于解决束流信号较为微弱不适合远距离传输的问题、采用pcie数据采集卡导致fpga开发非常复杂的问题；epics或tcp协议实时性不够好的问题、pcie卡占地大的问题。
2、本专利技术为解决其技术问题提出以下技术方案：
3、一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，包括：布设在加速器现场的短距离束流信号线、基于usb传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及dds通讯发送端；布设在远端控制室的dds通讯接收端、局域网交换机、以及数据显示服务器；所述的基于usb传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及dds通讯发送端共同组成了集成式数据采集卡，该集成式数据采集卡布设在加速器现场；
4、其特点是：该集成式数据采集卡是以小数据量级为驱动的、实时性要求相对很高、测量精度相对很高的数据采集卡；在小数据量需求下，该基于usb传输协议的数据采集卡刚好和pcie数据采集卡的传输效果相当、能够用usb替换掉pcie卡；该dds通讯刚好能够达到速度最快。
5、进一步地，所述的短距离束流信号线为3-5米长的束流信号线。
6、进一步地，所述小数据量级为每秒500k*4个通道、约2-8mb数据量级。
7、进一步地，在每秒500k*4个通道、约2-8mb数据量级需求下，usb数据采集卡刚好和pcie数据采集卡的传输效果相当，能够用usb替换掉pcie卡。
8、进一步地，所述usb数据采集卡为usb2.0，usb3.0数据采集卡。
9、进一步地，在每秒500k*4个通道、约2-8mb数据量级需求下，dds通讯刚好能够达到速度最快。
10、进一步地，所述实时性要求相对很高、测量精度相对很高是指对数据显示的实时性要求很高：需要看到一秒500k*4的不受干扰的真实束流数据，并进一步处理，而不是每秒平均信号线噪声大小，每秒平均束流流强测的大小。
11、进一步地，所述微型服务器或嵌入式数据板卡的体积只有常规服务器体积的几分之一，因而屏蔽更好做，相关的兼容保护措施也更加方便。
12、进一步地，微型服务器或嵌入式数据板卡上运行无字符界面的linux操作系统，相对windows操作系统而言，更稳定实时；相对纯fpga开发系统，对dds通讯开发支持性更好。
13、本专利技术的优点效果
14、1、本专利技术的数据采集设备位于加速器径向靶附近，具备良好的信噪比和实时数据处理能力。数据采集卡进行大数据量的过采样后，通过高速局部总线(usb)传输给数据处理服务器，实时记录存储数据。同时，运用实时算法进行数据压缩，将处理后的数据通过数据分发服务技术分发传递到远程客户端，在可视化工具的支持下，实时更新数据。
15、2、在通信接口方面，本专利技术选择usb作为采集卡与数据服务器之间的连接方式。相较于uart，usb提供了更高的传输效率，而且在当前数据量级(百kb)下，与pcie一样满足了实时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，包括：布设在加速器现场的短距离束流信号线、基于USB传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及DDS通讯发送端；布设在远端控制室的DDS通讯接收端、局域网交换机、以及数据显示服务器；所述的基于USB传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及DDS通讯发送端共同组成了集成式数据采集卡，该集成式数据采集卡布设在加速器现场；
2.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述的短距离束流信号线为3-5米长的束流信号线。
3.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述小数据量级为每秒500K*4个通道、约2-8Mb数据量级。
4.根据权利要求3所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：在每秒500K*4个通道、约2-8Mb数据量级需求下，USB数据采集卡刚好和PCIE数据采集卡的传输效果相当，能够用USB替换掉PCIE卡。
5.根据权利要求4所述的一种基于
6.根据权利要求3所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：在每秒500K*4个通道、约2-8Mb数据量级需求下，DDS通讯刚好能够达到速度最快。
7.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述实时性要求相对很高、测量精度相对很高是指对数据显示的实时性要求很高：需要看到一秒500K*4的不受干扰的真实束流数据，并进一步处理，而不是每秒平均信号线噪声大小，每秒平均束流流强测的大小。
8.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述微型服务器或嵌入式数据板卡的体积只有常规服务器体积的几分之一，因而屏蔽更好做，相关的兼容保护措施也更加方便。
9.根据权利要求8所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：微型服务器或嵌入式数据板卡上运行无字符界面的Linux操作系统，相对Windows操作系统而言，更稳定实时；相对纯FPGA开发系统，对DDS通讯开发支持性更好。
...【技术特征摘要】
1.一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，包括：布设在加速器现场的短距离束流信号线、基于usb传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及dds通讯发送端；布设在远端控制室的dds通讯接收端、局域网交换机、以及数据显示服务器；所述的基于usb传输协议的数据采集卡、微型服务器或嵌入式数据板卡、以及dds通讯发送端共同组成了集成式数据采集卡，该集成式数据采集卡布设在加速器现场；
2.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述的短距离束流信号线为3-5米长的束流信号线。
3.根据权利要求1所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：所述小数据量级为每秒500k*4个通道、约2-8mb数据量级。
4.根据权利要求3所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测系统，其特征在于：在每秒500k*4个通道、约2-8mb数据量级需求下，usb数据采集卡刚好和pcie数据采集卡的传输效果相当，能够用usb替换掉pcie卡。
5.根据权利要求4所述的一种基于集成式数据采集卡的径向靶束流信号监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷治国，马永骏，张天爵，蒋天仡，乐昊，张哲源，汪洋，郑福，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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