J-TEXT偏振干涉儀數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、偏振干涉儀是J-TEXT托卡馬克裝置上重要的診斷設(shè)備，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)角和等離子體弦積分電子密度的直接測(cè)量。在這兩個(gè)基本物理量的基礎(chǔ)上，通過反演可以進(jìn)一步得到等離子體電流密度剖面。偏振干涉儀的一個(gè)不可或缺的組成部分是數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集是偏振干涉儀運(yùn)行的基礎(chǔ)之一，能為實(shí)驗(yàn)人員提供寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)處理能在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，從而能更有效地利用數(shù)據(jù)。本論文的工作就是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠性高、可維護(hù)性高、可擴(kuò)展

2、性高、實(shí)時(shí)性好以及操作友好的數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，來滿足偏振干涉儀當(dāng)前和未來運(yùn)行的需要。
　　本文首先從系統(tǒng)的需求出發(fā)，同時(shí)遵循著模塊化的原則，對(duì)系統(tǒng)整體的軟硬件框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在硬件上選用了基于FPGA的NI FlexRIO硬件平臺(tái)，以滿足高采樣率和實(shí)時(shí)性的需求。在軟件上，充分考慮軟件系統(tǒng)的性能以及維護(hù)和擴(kuò)展的難度，利用LabVIEW進(jìn)行開發(fā)，將數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、等離子體密度實(shí)時(shí)計(jì)算和密度反饋這三個(gè)功能集成到一個(gè)軟件框架之下。數(shù)

3、據(jù)采集與存儲(chǔ)需要在主機(jī)端和 FPGA端執(zhí)行不同的功能。主機(jī)端采用基于數(shù)據(jù)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)者/消費(fèi)者編程模式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。FPGA端程序采用狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)，利用LabVIEW FPGA編程模塊實(shí)現(xiàn)了可靠的數(shù)據(jù)采樣、邏輯判斷和數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，利用已有硬件條件可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。計(jì)算等離子體弦積分電子密度的關(guān)鍵是信號(hào)相位差的計(jì)算。根據(jù)J-TEXT偏振干涉儀信號(hào)的特點(diǎn)，通過對(duì)過零點(diǎn)檢測(cè)法、數(shù)字相關(guān)法和F