"Ein auf DSPs basierendes schnelles Auslese- und Online-Datenverarbeitungssystem für ein neues Fokalebenenpolarimeter am KVI"

Diplomarbeit von Markus Hagemann, August 1997

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein vielseitig einsetzbares, auf DSPs basierendes Datenaufnahme- und -verarbeitungssystem eines Fokalebenenpolarimeters für das Big Bite Spectrometer am Kernfysisch Versneller Instituut in Groningen/Niederlande beschrieben, daß in Zusammenarbeit mit der Firma STRUCK entwickelt wurde.

2 VDCs dienen zur Orts- und Winkelbestimmung der Protonen in der Fokalebene des Spektrometers und werden durch ein FERA System bestehend aus TDCs 3377 der Firma LeCroy ausgelesen.
Die Polarisationsmessung wird mit einem Fokalebenenpolarimeter durchgeführt, das aus einem Graphitanalysator, 4 MWPCs und 2 Szintillatorebenen besteht, und beruht auf einer polarisationsabhängigen Links-Rechts Asymmetrie bei der Streuung der Protonen im Graphitanalysator. Nur Protonen, die in einen Streuwinkelbereich >5° fallen (ca. 1%), tragen zur Analysierstärke bei. Aufgrund dieser hohen Ineffizienz des Polarimeters wurde ein Online-Datenverarbeitungssystem entwickelt, das die Kleinwinkelstreuung effektiv unterdrückt.

Die Streuwinkelberechnung im Graphitanalysator findet mit Hilfe der Daten der 4 MWPCs, die durch das PCOS III System von LeCroy ausgelesen werden, online in den DSPs statt.
Die Datenübertragung vom FERA bzw. PCOS Systems und des einzelnen Szintillator-TDCs zum DSP basiertem Online-Datenverarbeitungssystem erfolgt über 16 bit Datenworte mit einer Frequenz von 10 MHz.
Das DSP-System (bestehend aus 2 DSPs) ist in der Lage eine Eingagsdatenmenge von ca. 20 MB/s zu verarbeiten. Dabei werden die Streuwinkelberechnung im Analysator und diverse Konsistenztests der Daten durchgeführt.
Durch die Benutzung von FIFO-Modulen zur Zwischenpufferung der Daten wird eine hohe Parallelisierung des Auslesesystems möglich. Dies und die hohe Rechenleistung der DSPs ermöglichen eine Zählrate bis zu 100 kHz.

Postscript File der gesamten Diplomarbeit (komprimiert mit GZIP, ca. 1.500 MB)
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