NIM多道分析器是一种在原子核物理实验中广泛使用的设备,主要用于分析能谱,它通常被制作成NIM插件,以便对输人脉冲的幅度进行快速分析。分析后的数据通常需要通过计算机进行进一步的处理和分析。传统上,这些数据通过并行数据传输的方式进行近距离传输,因为这种方式的数据传输速度较快,几乎不会增加NIM多道固有的死时间。 然而,传统并行数据传输方法存在一个主要缺点:它无法实现远距离传输,这限制了实验设计的灵活性,不利于辐射防护,也无法满足在远离控制微机的位置实时采集能谱数据,然后在主控微机上完成能谱分析处理和调控的需求。为了克服这个问题,吴世英、王营冠和许祖润等人研究了一种使用单片微机和新型功能集成块组成的数据采控单元,实现了NIM多道分析器与主控微机之间的远程互联,并在核能谱测量中取得了满意的结果。 实现远程互联的关键在于两个方面: 1. 快速转存NIM多道变换完毕的数字信号,同时不增加其固有死时间; 2. 能够完成数据的远距离高速传送,确保整个系统的实时性。 为解决这两个问题,研究者设计了一种数据采控单元,该单元安装在NIM机箱内,与NIM多道就近连接,并且能够与远程微机进行通信和数据传送。数据采控单元由两片96系列的单片微机组成,其中一片单片微机负责高速获取两个8192道ADC(模数转换器)的数据,另一片负责与主控微机的通信。数据采控单元还配备了标准的RS-232C和RS-485接口,用户可以根据需要选择使用。 为了避免在数据转存过程中增加NIM多道的死时间,研究者使用了一个9bit的FIFO(先进先出队列)以及专门的读、写、回答信号硬件产生电路,将数据快速转移至FIFO存储器中。为了提高远程传输的速度,他们还在数据报文中设置了压缩系数字节和起始道字节,并采用了一种优先发送谱峰附近区域数据的方法,通过减少比特流的数量,实现快速传送变化的谱曲线到主系统PC机进行监测和处理。 在软件方面,数据采控单元采用PL/M语言编写,可以根据需要在控制器上增加采集缓变电流或电压的输入口,用于监测探测器的高压和温度等实验参数。研究者还设计了一种压缩算法,对传送的数据进行压缩处理,以减少通信通道中的比特流量。 实验结果表明,在使用研发的控制插件实现远程互联之后,NIM多道与计算机的远程互联在2公里范围内使用RS-485进行传输,在超过2公里范围时则使用RS-232和高速调制解调器进行传输,互联后的系统实时性和测量得到的谱曲线与近距离传输的结果相同,显示出远程互联的成功。 总结来说,通过研究者们的努力,NIM多道分析器与主控微机的远程互联问题得到了有效解决,这不仅增强了实验核物理工作的灵活性和安全性,也为远程控制与监测系统在核能谱测量中的应用提供了新的可能性。这一研究充分展示了当时单片微机技术、数据通信技术和集成电子技术的融合发展成果,对后续相关领域的研究和技术进步产生了重要影响。
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