光纤馈电综合测量系统

光纤馈电综合测量系统

一、光纤馈入集成测量系统(论文文献综述)

葛良[1](2021)在《HIAF同步定时系统原型设计及验证》文中进行了进一步梳理强流重离子加速器装置(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)是一台具有国际领先水平、学科用途广泛的下一代重离子科学研究装置,该装置采用加速器级联的方式实现束流的高功率、高流强,级联方式的运行需要对设备进行高精度的时序控制,高精度的同步定时是实现设备精确操控的关键,决定了硬件设备运行的准确性和精确性。HIAF装置分布在1km范围内,时序调度设备约600台,同步准确度需好于2ns;同时为了满足BEIF装置建设的需要,设计系统需具有更大范围的设备覆盖能力和更高精度的时间同步提升空间,这为时序控制的实现提出了挑战。同步定时系统是实现HIAF时序调度的系统级方案,本文基于标准时间同步协议,设计方案增强了HIAF的拓展性;好于2ns的同步准确度和亚纳秒的同步精度提高了HIAF的注入、俘获、加速和引出效率,同时优化了装置并行供束的模式。系统级层面,本文设计的绝对时间同步定时方案,对国内同类系统的设计具有借鉴意义,对时序调度的优化具有重要意义。本文基于White Rabbit协议,设计HIAF的同步方案,实现大跨度、多节点、实时校准的同步系统,解决通用定时系统存在的长距离传输同步精度降低、多节点改变网络结构和单工通信不能实时校准的难题。系统可靠性方面,本文率先将网络设计技术应用到同步定时系统的设计中,通过分析网络拓扑结构的可靠性,研究网络拓扑结构对同步和数据传输的影响机制,获得基本的网络冗余方案;分析同步定时网络中数据传输的可靠性,重点研究不同冗余参数下数据的可靠传输,给出适用于HIAF同步定时系统的数据冗余方案和参数,进一步提高了数据传输的可靠性;分析不同数据占用的网络带宽,研究设备控制信息在网络中的传输时间,给出了数据传输优先级及划分VLAN的方案;调研主流的网络监控解决方案,选用Zabbix和Grafana的方案实现整个系统的实时监控,提升了全系统的可靠运行。本文在国内首次将同步信息、设备控制信息、节点配置信息和节点报警信息在一条链路上进行融合传输,基于模块化设计,分离同步信息和其他信息,优化了需要通过数据网络对接入节点配置及状态监控的方案;基于高精度延时电路和时间数字转换器技术,研究了一种构建延迟链实现亚纳秒延时输出和时间标记的算法,将定时调节步长和时间标记精度提升到四百皮秒左右。在接口方面,对不同设备的接口进行统一化抽象建模,优化同步定时系统硬件接口的设计方案,有效解决了不同设备接入系统难的问题。本文以项目需求为导向,设计系统级的解决方案,实现数据主节点、时钟主节点、同步网络和终端节点的软硬件模块。以同步定时系统设计原型为依托,搭建系统级的测试平台,实现全系统的测试,得到同步准确度好于1ns、同步精度好于60ps、对外参考触发输出偏差小于300ps,满足HIAF同步定时系统需求和具有一定性能提升空间的结论。

柯凌云[2](2021)在《在束PET全数字化系统高速数据读出方法研究》文中研究表明中国科学院近代物理研究所设计的重离子癌症治疗装置(Heavy-Ion Medical Machine,HIMM),是放射治疗中最有效的技术设备之一,主要用于癌症的非侵入精准治疗,于2019年获得国家医疗器械注册证书,开辟了我国核技术民用新领域。HIMM通过重离子束穿过人体时的布拉格峰(Bragg Peak)和相对生物效应(Relative Biological Effectiveness,RBE)实现对肿瘤的有效杀伤,结合实时影像学技术对束流空间分布及剂量的监测,从而保证患者治疗方案安全、准确地实施。安装在HIMM治疗束流线上的正电子发射断层扫描成像设备(Positron Emission Tomography,PET),也称为在束PET(in-beam PET),可为重离子精准放疗提供影像学参考依据,有效降低治疗过程中非均匀组织中的射程不确定性、靶区运动带来的剂量分布畸变和不合理适应症带来的治疗风险,是治疗现场唯一的非侵入式检测方法。在束PET全数字化系统结构为树形,其双头平板型探测阵列作为叶节点,对靶区现场的湮灭光子进行捕获,然后完成光信号到电信号的转换并传输至作为枝干的数据获取单元(Data Acquisition Unit,DAQU)提取湮灭事件的时间、能量信息,最后汇入树干节点中央处理模块(Central Processor Module,CPM)进行数据汇总和实时符合事例判选,获得的符合事例上传至主机端完成图像重建。各单元模块的时钟统一由时钟同步单元(Clock and Synchronization Unit,CSU)提供,保证信号测量在时间上的一致性。其中,应用于PET电子学的高速数据读出方法是系统功能实现的核心,通过实时信号处理算法及树形结构各节点间高速通信技术的设计,实现对探测阵列的全事例获取以及在线的湮灭事例甄别,可有效支持治疗过程中在束PET实时图像重建的需求。为实现PET影像学在治疗过程中的实时监测的作用,本文基于现有的在束PET数字化系统,对高速数据读出方法展开研究,以实现对探测器阵列信号的实时波形读取、信息提取以及湮灭事例的在线符合甄别,进而减少信号测量及处理时间,提高图像重建效率。本文所负责的高速数据读出方法由数字事件实时处理算法和Gigabit高速通信控制技术两部分组成。针对DAQU对前端PET探测器信号的读出,设计数字定时算法和光纤传输链路,提高了前端全数字化采集能力及数据传输带宽。针对CPM中央数据处理模块,实现了CPM多通道高速数据处理的功能需求,即与前端多路DAQU的光纤链路通讯网络的建立、事件实时排序与符合事件鉴别、PCIe高速数据交互以及上位机控制等。该读出方法已用于当前具有8个输入通道的PET系统,实现事例率为8MHz的事件进行实时采集、排序、全事例上传及相应的控制工作。该读出方法已通过实验室电子学及HIMM束流联合测试。本课题设计的数字定时方法的最优时间分辨可达21ps,排序算法支持对前端电子学对最高计数率事件的实时处理,高速通信模块具有最高20 Gbps的全事例采集处理能力,有效保障了在束PET数字化系统高速数据读出的工程需求。

王永良[3](2021)在《超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究》文中研究指明超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,SQUID)磁传感器是目前工程实用化中最灵敏的磁传感器之一,已广泛应用于生物磁学、地球物理等研究领域的微弱磁信号探测系统中,如心磁仪、脑磁图仪、超导全张量磁梯度测量装置等。SQUID磁传感器系统由SQUID低温电路、室温读出电路、低温恒温器、及外围设备构成,涉及超导电路设计和参数优化、高性能读出电路设计、无屏蔽环境下SQUID传感器系统电磁兼容等电路技术问题。为了提高SQUID磁传感器的工程化应用水平,本文从器件、电路、系统三个层面开展关键技术研究。首先,开展了超导量子干涉混合电路通用分析技术研究。提出了通用的网孔电流分析方法,采用超导宏观波函数描述元件和网孔电流的关系,可直接获得超导量子干涉电路的统一电路方程,并建立通用动力学模型。电路方程和动力学模型揭示了超导量子干涉电路的内部微波干涉机理,用于SQUID静态工作特性的仿真计算,指导器件参数优化。其次,开展了 SQUID线性化读出电路技术研究。提出了基于SQUID磁通反馈运算放大器模型的读出电路设计方法,相比传统基于积分器的磁通锁定环路(Flux-Locked Loop,FLL)模型更具一般性和灵活性。基于SQUID运算放大器模型,成功实现了只需2个运算放大器的高摆率读出电路,摆率达到106Φ0/S;实现了基于比例反馈自动复位的大量程读出电路,误差低于0.1Φ0;实现了实用化的双级SQUID低噪声读出电路,测得电路噪声水平低于1μΦ0/√Hz,解决了以往双级SQUID读出电路中存在的多工作点问题。最后,开展了多通道SQUID磁传感器系统集成技术研究。提出了多通道SQUID磁传感器一体化集成设计方案。一体化集成方案采用小型化、数字化、光电隔离的读出电路设计,将整个基于SQUID的运算放大电路嵌入到低温恒温器中,实现与外部设备的电磁兼容,提高SQUID磁传感器在无屏蔽环境下的抗干扰能力。一体化系统集成技术成功应用于多通道无屏蔽心磁图仪和航空超导全张量磁梯度测量装置中,实现了应用演示。本文通过SQUID磁传感器电路关键技术研究,形成了包括超导器件分析、读出电路设计、及系统集成的通用电路理论和方法,为SQUID磁传感器系统开发提供了完整的技术解决方案,对推动SQUID磁探测系统的工程化应用具有重要的意义。

孙福双[4](2021)在《基于卷积神经网络的激光吸收光谱燃烧场层析成像》文中提出对船舶发动机燃烧室的温度场进行二维测量,对于改善发动机的燃烧效率、提高使用寿命以及实现节能减排具有重要意义。针对非接触、高时空分辨率等测量需求,本文基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,结合卷积神经网络(CNN)算法,开发了一套二维温度场测量系统,旨在用于发动机燃烧室的燃烧温度场的二维重建。第一,发展了一种基于CNN的二维重建算法。首先对水蒸气的吸收谱线进行优选,确定H2O在6807.83cm-1和7185.6cm-1的吸收谱线作为测温谱线对。随后研究了燃烧场的正向测量模型,通过数值仿真分别对典型的对称单峰温度场和非均匀双峰温度场进行了模拟获取训练集和测试集,由此建立CNN模型。最后通过数值仿真的方式评价了CNN算法的重建效果,并与BP神经网络算法以及Tikhonov正则化算法进行对比,三者的平均重建误差分别为1.93%、6.71%和5.07%。第二,集成了基于TDLAS的燃烧场的二维温度测量系统。首先基于直接吸收光谱技术,集成了一套燃烧温度场的二维测量系统,包括主机和测量工装两部分。主机中利用数据采集卡输出两路锯齿波使得1391nm和1468nm的DFB激光器以时分复用的方式进行扫描,将两个波长的激光合束后再分成14路,通过设计制造的测量工装形成5×9正交光路覆盖整个燃烧场,经燃烧产物H2O吸收后的光信号被14个光电探测器接收后送入数据采集卡采集,编写了数据采集和处理程序,实现燃烧场的温度二维分布重建。第三,验证了二维温度场测量系统的性能。首先在实验室环境下,对蜡烛外焰的温度场进行二维重建。结果表明,重建的结果与剪切干涉法和热电偶的测量结果相吻合,证明了该方法适用于非均匀温度场的测量。然后将该系统应用到柴油发动机中进行现场测试,但由于现场是一个高温、高压、多相流(气体、油滴和碳烟混合)的恶劣环境,导致测量光路出现较大幅度的波动,而无法进行预期测量,因此总结这次现场实验出现的问题和不足,为后续对实验系统的改进提供了帮助,通过提高整个实验系统的稳定性,以实现柴油发动机燃烧室出口温度场的二维重建。

贾文娟,李红志,闫晨阳[5](2020)在《拖曳式海洋多参数观测系统与传感器》文中进行了进一步梳理海洋中小尺度过程中各要素变化规律的观测已成为海洋科学研究的热点,海洋拖曳式多参数观测系统可以在船舶走航状态进行连续测量,提高工作效率的同时,实现了多要素的精细化观测。文章从拖曳式海洋多参数观测系统与传感器的实际应用需求出发,介绍了拖曳系统与传感器的种类和现状,通过对比分析,对其存在的问题与发展趋势进行了探讨。

刘逸飞,马良,程引会,吴伟,郭景海,赵墨[6](2021)在《基于光纤传输的灵敏度自校准脉冲电场测量系统》文中指出分析了电小单极天线用于脉冲电场的测量原理,基于等效电路模型研究了天线阻抗和负载阻抗对测量指标的影响。以FET型放大器为核心器件,设计了宽频带脉冲电场测量系统。针对信号光纤传输环节因光功率变化导致的测量系统灵敏度不恒定问题,测量系统集成可控标准方波实现了灵敏度系数的实时自校准;基于电源管理克服了半导体激光器结节发热带来的光脉冲波形畸变问题。讨论了TEM小室标定环境下,探测器壳体引发的场增强效应对标定结果的影响,并给出了较为合理的修正方法。标定结果表明,测量系统可测脉冲前沿≥600 ps,可测脉宽≤1 ms,测量动态范围40 dB,基于不同灵敏度系数下多套测量系统的组合,可实现±0.5 V/m~200 kV/m的量程覆盖,能够满足高空电磁脉冲、雷电电磁脉冲及静电放电电磁脉冲的测量需求。

余青江[7](2020)在《EAST多道运动斯塔克效应诊断光谱模拟与实验研究》文中认为在磁约束聚变等离子体物理研究中,安全因子(q)是基本物理参数之一,对等离子体输运与磁流体不稳定性问题的研究都有重要影响。运动斯塔克效应MSE(Motional Stark Effect)诊断通过直接测量磁场偏振角,结合平衡重建代码EFIT能够给出q分布。为了支持EAST多道MSE系统设计和硬件实现,利用中性束束辐射光谱模拟程序ALCBEAM和NBASS完成了对EAST多道MSE系统的模拟。在EAST装置上参与了多道MSE系统的研制,完成了系统的组装与测试,测量了偏振角。基于实验测量的光谱,开展了初步光谱分析。多道MSE诊断系统是基于中性束注入NBI(Neutral Beam Injection)的主动测量,通过测量中性束与等离子体相互作用后辐射的特征谱线的偏振态,来获得偏振角。利用ALCBEAM和NBASS程序,本文从基本原理出发,考虑中性束、收光系统、采集系统等因素对测量的影响,完成了对EAST多道MSE系统的模拟,获得了中性束的衰减分布和MSE光谱。模拟结果显示系统空间分辨率为0.9 cm~2.3 cm(边界至芯部),验证了设计的合理性。在偏振测量中,滤光片的中心波长与半高宽会影响透过滤光片的信号光偏振度,直接影响着输出信号的信噪比。通过多道MSE诊断系统的模拟,给出了滤光片带宽选择和光透过率的关系,为滤光片参数设计提供参考。中性束的高压变化将会引起滤光片的中心波长漂移,本论文还模拟了不同高压下滤光片中心波长的漂移值。在EAST实验中发现,等离子体与多离子源中性束相互作用的过程中会产生严重的谱线叠加,增加了数据分析难度。采用ALCBEAM和NBASS代码对多离子源中性束与等离子体相互作用过程进行了模拟,获得了谱线叠加的阈值,以及较高信噪比时的中性束能量组合,为实验放电提供了参考。基于上述模拟结果,参与了 EAST多道MSE系统的搭建与测试。该系统具有10个空间观测通道,测量范围沿着大半径R=1.8~2.33 m,空间分辨率小于3 cm,时间分辨率10 ms,观测的波长范围为651~661 nm。前端集光镜头采用了低范德尔系数的ZF7玻璃,通过在反射镜上镀电介质膜,有效地减少对收集的偏振光偏振度的影响。利用两块快轴之间夹角为45°的光弹调制器PEM(photo-elastic modulator)将偏振光偏振信息调制为强度信息,并在 PEM 之后设置 一个22.5°的线偏振片,消除其它方向的偏振光。调制之后的信号经光纤传输到实验室,通过4 nm的窄带滤光片筛选出目标谱线。利用光电采集系统进行快速采集,而后经锁相放大器提取出特定的二倍频率分量的幅值,从而获得偏振角信息。此外,利用双耦合设计的光路系统,将光纤传导的光信号传递至光谱仪进行采集,获得MSE谱线。MSE谱线σ与π分量之间的分裂值与磁场强度密切相关,利用实验谱线分裂值,获得了磁场强度分布。光谱测量值与线圈电流产生的总磁场基本一致,验证了光谱法分析磁场在EAST装置上的可行性,从而为等离子体控制提供参考。

颜俊伟[8](2020)在《用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计》文中研究表明基于中国科学院近代物理研究所重离子研究装置(Heavy Ion Research Facility at Lanzhou,HIRFL)和重离子冷却存储环(Cooler Storage Ring,CSR)提供的重离子束,应用于肿瘤放射治疗具有物理学和生物学两方面的优势。重离子放疗已被证明是放射治疗当中最先进有效的技术之一,成为放疗领域的最前沿。在甘肃武威建成的国产重离子治癌装置(Heavy-Ion Cancer Therapy Device,HICTD)已经获得国家医疗器械注册证。为进一步提升治疗技术,提高与国际一流重离子治疗设备竞争力,需要不断地开展重离子治疗新技术的研发。安装于治疗现场且位于束流线上的正电子发射断层扫描成像(Positron Emission Tomography,PET)被称为在束PET(in-beam PET,ibPET),作为重离子治癌装置中的关键探测器,实现在重离子治疗肿瘤时对入射束流定位及剂量的实时、快速、准确的影像监测,从而确保病人的安全及治疗方案的准确实施。影响ibPET成像系统性能的因素主要包括探测器性能、读出电子学分辨率和图像重建算法的优劣。其中读出电子学起到决定性作用,本文目的是设计一种高精度、结构简单、性能优异、架构合理的电子学电路用来处理探测器输出信号。其主要由数据获取单元(Data Acquisition Unit,DAQU)电子学、符合处理单元(Coincidence Processing Unit,CPU)电子学和时钟同步单元电子学(Clock and Synchronization Unit,CSU)组成,系统的核心功能部分是数据获取单元DAQU。本文基于重离子治癌装置的ibPET成像系统应用需求,主要设计实现了读出电子学系统中的核心电子学DAQU。探测器输出的电荷和时间信号馈入DAQU中完成击中事例的能量、位置和时间信息的测量。本文研究了高精度的电荷和时间测量技术保证测量精度;基于现场可编程逻辑阵列(Field Program Gate Array,FPGA)设计实现了相应的逻辑功能和处理算法,设计实现了时间数字转换模块(Time to Digital Converter,TDC)。DAQU电子学包括前端预处理单元(Preprocessing Unit,PPU)和数据处理单元(Data Processing Unit,DPU)。电荷测量采用反相放大、滤波成形、模拟数字转换(Analog to Digital Converter,ADC)技术结合积分面积算法实现;时间测量使用快放大、前沿甄别结合时间-数字变换(TDC)技术实现。基于以上研究基础,成功研制了DAQU电子学并进行了相应的测试验证工作。电荷测量固有分辨与时间测量精度分别优于5.5‰半高全宽(FWHM)和300 ps FWHM,结果表明电子学本征性能好于应用需求。随后联合探测器组成探测系统,利用22Na源进行了系统级的测试,结果表明整个系统的能量分辨为14%FWHM@511 KeV,且符合测量时间分辨优于1.12 ns。Flood Map统计图显示良好的位置鉴别能力,可以清楚的区分开LYSO晶体阵列探测器中484个晶体。DAQU电子学功能和性能均满足应用需求。

庆同[9](2020)在《超导太赫兹辐射源物理特性研究及小型测试系统搭建》文中认为近年来,由高温超导材料(Bi2Sr2Ca Cu2O8单晶)制备而成的超导太赫兹辐射源因为连续波辐射、频率连续可调、频段适中等独特的性质备受关注,同时超导太赫兹辐射源也有希望投入实际应用,从而促进太赫兹技术的发展。在对超导太赫兹辐射源的器件特性表征中,辐射功率和辐射频率是两个非常关键的因素。然而,提高辐射频率的主要方法是改善器件的导热条件。从这个角度出发,本文研究了Gold-BSCCO-Gold结构超导太赫兹辐射源电极厚度对器件导热的影响,利用COMSOL Multiphsics软件对不同厚度的辐射源样品进行了焦耳热多物理场耦合仿真。仿真结果发现较厚的下电极样品有更好的导热效果,同时辐射源器件也会有更高的工作电压,这也意味着我们可以检测到频率更高的太赫兹辐射。作为研究太赫兹辐射源辐射特性的重要仪器低温扫描激光显微镜系统,本文采用了波长更短的激光器和光路系统来搭建显微镜系统,成功提升了显微镜的分辨率,意味着我们可以检测尺度更小的器件。并且,由于激光工作在可见光波段,我们可以将其应用在一些有光电效应的电学器件上,例如Si纳米线太阳能电池。我们利用COMSOL仿真软件,研究了径向硅纳米线激光吸收率高的原因,通过与光电显微镜实验的结果对比,发现激光在纳米线外壁之间的多次散射会造成纳米线对光信号的重复吸收,从而提高了纳米线的光吸收率和光生载流子浓度。此外,为了提高超导器件测量系统的灵活性和便携性,我们使用线性分置式斯特林制冷机,设计并搭建了小型高温超导器件测试系统。通过紧凑的系统设计,我们不仅获得了50 K的最低工作温度,而且该系统只需要7 min就可以从室温降至75 K。通过自主搭建的测试系统和测试程序,我们成功进行了BSCCO辐射源的电学特性测量。

王艺霖[10](2020)在《光学天线对荧光远场辐射的调控研究》文中认为对量子辐射体(半导体量子点,染料分子,J-聚体等)的荧光进行有效的调控和探测,在光学传感,光学成像,集成光学,量子信息处理,分子生物,分析化学等各个领域都有重要的应用。而荧光光场的高效探测,主要依赖于荧光远场辐射方向和荧光到达探测器端的强度。因此,改善荧光的这两个特性,成为研究荧光调控与探测的重要内容。近年来,人们利用光学天线器件对荧光实现高效调控和探测的研究层出不穷。光学天线能实现局域光场与自由空间光场的相互转化。它虽然与传统射频天线结构类似,但是其尺度通常为纳米量级,并且所支持的发射与接收波段均集中在可见光波段。这就使得利用该结构调控荧光成为可能。目前在实验上已经能够实现荧光调控的光学天线有八木天线型结构、牛眼光栅型结构、棒状、V形或U形棒状结构,等等。这些结构通常用金属加工而成,并支持表面等离激元共振模式,并且可以通过结构的几何效应,或者荧光发射体本身与表面等离激元共振模式之间相互耦合,改变荧光的发射特性,从而实现荧光、局域光场与自由空间光场三者之间的高效转化。本文主要研究了表面等离子体行波光学天线器件对半导体量子点的荧光远场辐射方向的影响。我们首先制备出了基于银纳米线的行波天线与量子点复合结构,通过荧光傅立叶面成像技术,研究该复合结构的荧光远场辐射的调控,本文主要的研究成果与创新点如下:1.改善了传统的湿化学方法合成法,成功制备出各种粒径大小,各种形状的银纳米线-二氧化硅隔离层-半导体量子点的复合结构,通过精确控制二氧化硅厚度,以达到荧光最佳耦合效果。制备过程在中性环境下进行,克服了银纳米线被腐蚀的问题。并且利用特殊的处理方法,得到连续弯折的V形银纳米线与量子点复合结构。2.研究行波光学天线调控量子点荧光方向。通过基于银纳米线的行波波导耦合量子点荧光,将荧光转化为传播的表面等离激元模式,利用纳米线的端头的天线效应调控荧光远场辐射。研究发现,通过打破空间折射率对称性,可以诱导出银纳米线上的泄露模式,利用泄露模式和束缚在纳米线表面传播的导波模式,共同调控量子点远场辐射光,可以实现荧光方向从双向到单向辐射的过渡。并且通过调节内部包裹银纳米线的直径从102 nm到445 nm,实现了辐射弥散角度从21.5°到45°的辐射。3.利用时域有限差分法(FDTD)构造光学天线与量子点复合结构的辐射模型,并推导出分层介质中的并矢格林函数,利用格林函数法计算出各个方位角与极角对应的的远场辐射结果,并还原了实验中探测到的远场辐射傅立叶面,理论与实验结果高度吻合。4.研究了 V形行波光学天线对量子点荧光辐射的影响。实验中发现,V形结构的光学行波天线,能够实现量子点荧光的高度定向性辐射。实验测量得到的荧光傅立叶面强度成像中,辐射强度前后比高达 11.8 dB。5.实验上研究并利用行波光学天线,对量子点荧光辐射在远场球坐标系中的方位角(φ)方向实现了 0°到40°的调控,极角(θ)方向实现了-43°到0°的调控。并且可同时对荧光远场辐射进行弥散角(△φ)的调节。

二、光纤馈入集成测量系统(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、光纤馈入集成测量系统(论文提纲范文)

(1)HIAF同步定时系统原型设计及验证(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 HIAF简介
        1.1.2 论文课题的提出及其创新性
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 上海光源定时系统
        1.2.2 中微子实验时钟系统
        1.2.3 LHASSO时钟系统
        1.2.4 大型强子对撞机的定时系统
        1.2.5 小结
    1.3 论文研究内容与组织结构
第2章 时间同步方法和协议
    2.1 时钟与时间
        2.1.1 术语
        2.1.2 时钟信号
        2.1.3 时间戳数字表示
    2.2 网络时间协议
    2.3 卫星授时系统
    2.4 精密时钟同步协议标准
        2.4.1 IEEE1588 时钟模型
        2.4.2 IEEE1588 同步链路模型
    2.5 White Rabbit协议
        2.5.1 White Rabbit协议原理
        2.5.2 White Rabbit同步链路模型
        2.5.3 White Rabbit链路参数标定
    2.6 本章小结
第3章 HIAF同步定时系统原型设计
    3.1 粒子加速器运行机理
    3.2 HIAF同步定时系统需求分析
    3.3 HIAF同步定时系统整体结构及原型设计
        3.3.1 整体框架
        3.3.2 时钟主结点设计
        3.3.3 数据主结点功能设计
        3.3.4 定时信息设计
        3.3.5 同步定时网络设计
    3.4 数据传输可靠性及流量计算
        3.4.1 控制信息传输可靠性
        3.4.2 同步定时网络数据流量计算
    3.5 本章小结
第4章 终端节点原型设计
    4.1 终端节点功能概述
    4.2 终端节点硬件设计
        4.2.1 对外接口设计
        4.2.2 主控单元设计与关键器件选型
    4.3 终端节点功能设计
        4.3.1 同步与数据传输设计
        4.3.2 数据处理单元设计
        4.3.3 事件动作转换单元设计
        4.3.4 延时单元及TDC设计
        4.3.5 对外输出单元设计
    4.4 本章小结
第5章 HIAF同步定时系统原型验证
    5.1 概述
    5.2 同步网络搭建及同步性校准
    5.3 数据主节点功能验证
    5.4 终端节点功能验证
        5.5.1 同步性测试
        5.5.2 事件动作转换测试
        5.5.3 延时及TDC测试
        5.5.4 输出模式测试
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 后续工作及展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)在束PET全数字化系统高速数据读出方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 重离子放射治疗技术的产生与发展
    1.2 HIMM与PET电子学
    1.3 在束PET发展历程
    1.4 在束PET全数字化系统的研究
    1.5 论文研究内容及创新
第2章 PET测量技术原理
    2.1 放射性衰变物理学过程
    2.2 信号探测
        2.2.1 闪烁体探测器
    2.3 符合事件采集
        2.3.1 符合事件甄别
        2.3.2 2D、3D数据采集
    2.4 数据图像重建
        2.4.1 事件修正
        2.4.2 图像重建方法
    2.5 在束PET特点
    2.6 小结
第3章 在束PET全数字化读出系统
    3.1 前端读出电子学DAQU
        3.1.1 波形数字化
        3.1.2 信号甄别与时间信息提取
        3.1.3 能量信息提取
    3.2 中央处理模块Central Processor Module (CPM)
        3.2.1 CPM结构简述
        3.2.2 高速数据通信交互
        3.2.3 实时信号符合判选
        3.2.4 PCIe及上位机通信
    3.3 小结
第4章 数字事件实时处理算法设计
    4.1 Digital Sampling Timing (DST) 数字定时算法
        4.1.1 DST定时原理
        4.1.2 FPGA技术实现
    4.2 硬件并行实时排序算法实现
        4.2.1 令牌环HUB集线电路
        4.2.2 线性排序算法设计
        4.2.3 判选模块逻辑实现
    4.3 符合事件甄别
    4.4 小结
第5章 Gigabit高速通信控制技术实现
    5.1 DAQU-CPM Transceiver光纤通讯链路
        5.1.1 FPGA-based光纤收发器
        5.1.2 基于Cyclone V芯片的SFP高速传输设计
        5.1.3 基于CPM的SFP/QSFP的高速数据处理
    5.2 PCIe通信交互
        5.2.1 Kintex-7 FPGA PCIe DMA结构
        5.2.2 AXI总线结构
        5.2.3 DMA IP配置应用
        5.2.4 接口逻辑设计
    5.3 实时上位机通讯与控制
        5.3.1 原型上位机
        5.3.2 FPGA控制逻辑
    5.4 小结
第6章 工程实验与测试
    6.1 系统测试方法
    6.2 算法实验室电子学测试
        6.2.1 DST数字定时算法性能测试
        6.2.2 排序算法性能测试
    6.3 高速通信技术系统实验测试
    6.4 高速数据读出方法HIMM现场联合测试
        6.4.1 探测阵列标定测试
        6.4.2 束流联测及成像分析
        6.4.3 符合计数率特性分析
    6.5 小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢

(3)超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 超导量子干涉仪磁传感器简介
    1.2 超导量子干涉仪磁传感器性能
    1.3 超导量子干涉仪磁传感器应用
    1.4 超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术及研究现状
        1.4.1 超导量子干涉电路分析技术
        1.4.2 线性化读出电路设计技术
        1.4.3 多通道传感器系统集成技术
    1.5 本文的主要工作
第2章 超导量子干涉电路通用分析方法研究
    2.1 超导量子干涉电路的网孔分析法
        2.1.1 基本元件和变量
        2.1.2 统一环路定理
        2.1.3 网孔电流分析
        2.1.4 统一动力学模型
    2.2 应用示例
        2.2.1 电路分析实例
        2.2.2 仿真和实验结果
    2.3 网孔分析法与结点分析法对比
    2.4 本章小结
第3章 超导量子干涉仪读出电路技术研究
    3.1 基于运算放大原理的线性读出技术
        3.1.1 基于超导量子干涉仪的运算放大器
        3.1.2 特性分析
        3.1.3 稳定性条件
    3.2 高摆率读出技术
        3.2.1 电路方案
        3.2.2 测试结果
    3.3 大量程读出技术
        3.3.1 电路方案
        3.3.2 测试结果
    3.4 低噪声读出技术
        3.4.1 电路方案
        3.4.2 测试结果
    3.5 本章小结
第4章 超导量子干涉仪传感器集成技术研究
    4.1 电磁兼容的一体化集成技术
        4.1.1 一体化集成设计
        4.1.2 多通道读出电路
        4.1.3 性能测试
    4.2 系统应用
        4.2.1 在无屏蔽多通道心磁图仪系统中的应用
        4.2.2 在航空超导全张量磁测量系统中的应用
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(4)基于卷积神经网络的激光吸收光谱燃烧场层析成像(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 基于TDLAS技术的燃烧流场测量发展现状
        1.2.1 非均匀燃烧流场一维测量发展现状
        1.2.2 非均匀燃烧流场二维测量发展现状
    1.3 基于卷积神经网络的二维重建发展现状
    1.4 本文主要内容
第二章 TDLAS燃烧场二维测量原理
    2.1 气体分子吸收光谱理论
        2.1.1 朗伯-比尔定律
        2.1.2 气体吸收谱线线强
        2.1.3 谱线线型函数
    2.2 TDLAS技术测量原理
        2.2.1 直接吸收光谱技术
        2.2.2 波长调制光谱技术
    2.3 温度场二维重建算法
        2.3.1 计算机断层成像简介
        2.3.2 Tikhonov正则化温度场二维重建算法
        2.3.3 卷积神经网络温度场二维重建算法
    2.4 本章小结
第三章 基于卷积神经网络的温度场二维重建仿真
    3.1 测温吸收谱线对的选取
    3.2 温度场二维重建仿真数据集
        3.2.1 温度场仿真计算模型
        3.2.2 训练样本与测试样本的构建原理
    3.3 基于卷积神经网络的温度场重建
        3.3.1 卷积神经网络各参数的设置
        3.3.2 卷积神经网络模型构建
        3.3.3 卷积神经网络重建结果分析
        3.3.4 噪声对重建结果的影响
    3.4 本章小结
第四章 柴油发动机温度场二维测量系统
    4.1 温度场二维测量系统总体设计方案
    4.2 测量主机部分的设计
        4.2.1 主机总体设计与集成
        4.2.2 硬件模块
        4.2.3 软件模块
    4.3 测量工装部分的设计
    4.4 实验结果与分析
        4.4.1 实验室验证和评价方案
        4.4.2 现场实验与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
发表论文情况和参加科研情况说明
致谢

(5)拖曳式海洋多参数观测系统与传感器(论文提纲范文)

0 引言
1 国际拖曳式海洋观测系统技术进展
2 国际拖曳式海洋观测系统的传感器技术
    2.1 三电极电导率传感器
    2.2 四电极电导率传感器
    2.3 起伏拖鱼式拖曳观测系统
    2.4 多传感器链式拖曳阵列
    2.5 七电极电导率传感器
3 中国拖曳式海洋观测系统技术进展
4 结束语

(7)EAST多道运动斯塔克效应诊断光谱模拟与实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 能源问题与核聚变能
    1.2 EAST装置简介
    1.3 运动斯塔克效应诊断测量的意义
    1.4 MSE系统在国内外研究现状
        1.4.1 PBX-M (Princeton Beta Experiment-Modification)的MSE系统
        1.4.2 Alcator C-mod 的MSE系统
        1.4.3 MAST(Mega Ampere Spherical Tokamak)的MSE系统
        1.4.4 JET(Joint European Torus)的MSE系统
        1.4.5 HL-2A的MSE系统
        1.4.6 EAST的MSE系统
    1.5 本文内容
第二章 MSE系统原理与诊断方法
    2.1 运动斯塔克效应诊断原理
        2.1.1 束发射光谱原理
        2.1.2 斯塔克谱线分裂原理
        2.1.3 运动斯塔克效应诊断观测几何分析
    2.2 光的偏振态
        2.2.1 偏振光的描述
        2.2.2 斯托克斯向量描述偏振光
        2.2.3 米勒矩阵
        2.2.4 PEM的工作原理
    2.3 MSE的诊断方法
        2.3.1 偏振测量法
        2.3.2 光谱法
    2.4 本章小结
第三章 EAST中性束与多道MSE系统光谱模拟
    3.1 EAST装置中性束注入系统
    3.2 中性束模拟程序ALCBEAM介绍与EAST中性束模拟
        3.2.1 ALCBEAM输入设置
        3.2.2 EAST装置中性束密度衰减的计算
    3.3 NBASS对MSE多道系统的光谱模拟
        3.3.1 NBASS模型介绍与输入设置
        3.3.2 MSE多道系统的光谱模拟
        3.3.3 模拟MSE的输出信号与测量的偏振
        3.3.4 多道MSE系统空间分辨率的计算
        3.3.5 滤光片带宽对偏振度的影响
        3.3.6 中性束高压变化对滤光片中心波长的影响
    3.4 MSE光谱叠加的模拟
        3.4.1 两束中性束辐射强度衰减计算
        3.4.2 光谱叠加模拟
    3.5 本章小结
第四章 EAST多道MSE系统与实验研究
    4.1 EAST-MSE诊断系统简介
    4.2 收集光路与光纤
        4.2.1 收光系统
        4.2.2 光纤排布
    4.3 信号采集系统
        4.3.1 光电采集系统
        4.3.2 光谱采集系统
    4.4 PEMs台面测试与系统组装
    4.5 初步实验结果
    4.6 实验光谱分析
        4.6.1 空间标定与波长标定
        4.6.2 光谱分析
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(8)用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 重离子放射治疗技术
        1.1.1 重离子放射治疗优势
        1.1.1.1 重离子放疗的物理学优势
        1.1.1.2 重离子放疗的生物学优势
        1.1.2 国内外重离子放射治疗发展
        1.1.2.1 国外重离子放疗发展
        1.1.2.2 国内重离子放疗发展
    1.2 重离子放疗在线影像实时监测技术发展
        1.2.1 重离子放疗特点与PET影像监测原理
        1.2.2 PET在重离子放疗中的发展
        1.2.3 in-beam PET的优势
    1.3 在束PET系统
        1.3.1 in-beam PET的研究意义
        1.3.2 in-beam PET的结构组成
        1.3.2.1 闪烁晶体
        1.3.2.2 光电转换器件
        1.3.2.3 图像重建算法
    1.4 本文研究内容
第二章 在束PET的电子学系统
    2.1 电荷测量技术
        2.1.1 波形数字化方法
        2.1.2 电荷时间变换方法
        2.1.3 滤波成形+ADC方法
    2.2 时间测量技术
        2.2.1 定时甄别技术
        2.2.1.1 前沿定时
        2.2.1.2 过零定时
        2.2.1.3 恒比定时
        2.2.1.4 其他定时甄别技术
        2.2.2 TDC技术
        2.2.2.1 “粗”时间测量
        2.2.2.2 “细”时间测量
        2.2.2.3 FPGA-TDC技术
    2.3 在束PET读出电子学系统调研
        2.3.1 基于PMT的读出电子学方法
        2.3.2 基于APD的读出电子学方法
    2.4 小结
第三章 在束PET数据获取单元电子学的硬件设计
    3.1 在束PET成像系统整体结构
        3.1.1 探测器
        3.1.2 电子学整体结构
    3.2 数据获取单元的性能指标
    3.3 数据获取单元输入信号的特征
    3.4 数据获取单元的原理设计
    3.5 预处理单元
        3.5.1 电荷测量电路
        3.5.1.1 输入级
        3.5.1.2 滤波成形
        3.5.1.3 模拟数字转换电路
        3.5.2 时间测量电路
        3.5.2.1 快放大电路
        3.5.2.2 前沿定时甄别+电平转换
    3.6 数据处理单元
        3.6.1 时钟和同步电路
        3.6.2 接口电路
        3.6.3 电源电路
    3.7 小结
第四章 FPGA逻辑功能设计
    4.1 逻辑整体框架
    4.2 数据同步与组帧逻辑
    4.3 积分面积算法逻辑
    4.4 时间数字变换的实现
    4.5 电荷与时间数据处理及在线修正
        4.5.1 常规监测模式
        4.5.1.1 位置和能量计算
        4.5.1.2 时间修正
        4.5.1.3 能量修正
        4.5.1.4 令牌环读出
        4.5.2 Flood Map统计+能谱测量
    4.6 基于光纤的数据传输接口设计
    4.7 基于USB2.0的接口设计
    4.8 小结
第五章 数据获取单元电子学系统测试
    5.1 实验室电子学测试
        5.1.1 电子学测试平台
        5.1.2 能量链电路评估
        5.1.2.1 ADC采样波形
        5.1.2.2 电荷测量精度
        5.1.2.3 噪声及线性指标
        5.1.3 时间链电路评估
        5.1.3.1 测试平台搭建
        5.1.3.2 时间测量精度
    5.2 探测系统测试验证
        5.2.1 探测系统实验平台
        5.2.2 Flood Map统计
        5.2.3 能谱统计
        5.2.4 时间精度
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(9)超导太赫兹辐射源物理特性研究及小型测试系统搭建(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 超导电性和约瑟夫森结
        1.1.1 超导电性
        1.1.2 约瑟夫森结和约瑟夫森效应
    1.2 超导太赫兹辐射源概述
        1.2.1 本征约瑟夫森结
        1.2.2 太赫兹波
        1.2.3 太赫兹辐射源
        1.2.4 超导太赫兹源
    1.3 低温扫描显微镜系统概述
    1.4 本论文的主要研究内容和创新点
第二章 超导太赫兹辐射源辐射特性的研究
    2.1 超导太赫兹辐射源器件物理
    2.2 超导太赫兹辐射源热效应研究
    2.3 不同厚度薄膜电导率的研究
    2.4 超导太赫兹辐射源电极厚度的COMSOL仿真
        2.4.1 仿真模型及参数设计
        2.4.2 材料参数的定义
        2.4.3 多物理场耦合的定义
        2.4.4 数据后处理和仿真结果
第三章 低温扫描显微镜系统及硅纳米线仿真
    3.1 低温扫描显微镜的研究背景
        3.1.1 超导太赫兹辐射源的低温扫描显微镜研究
        3.1.2 其他器件低温扫描显微镜的研究
    3.2 低温扫描显微镜系统架构
        3.2.1 低温扫描显微镜光路系统
        3.2.2 低温扫描显微镜分辨率改进
    3.3 硅纳米线太阳能电池仿真
        3.3.1 硅纳米线电池背景
        3.3.2 硅纳米线电池激光扫描成像实验的COMSOL仿真
第四章 小型超导器件测试系统搭建
    4.1 太赫兹检测器
        4.1.1 高温超导太赫兹检测器
        4.1.2 超导器件特性测量系统
    4.2 小型化斯特林低温系统
        4.2.1 C376型线性分置式斯特林制冷机
        4.2.2 C376型制冷机真空系统设计
    4.3 小型超导器件测试系统
第五章 总结
参考文献
研究生期间科研成果
致谢

(10)光学天线对荧光远场辐射的调控研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 表面等离激元光学天线简介
        1.2.1 表面等离激元概念
        1.2.2 表面等离激元光学天线基本参数
        1.2.3 表面等离激元光学天线典型应用
        1.2.4 单向性表面等离激元光学天线
    1.3 光学天线与荧光耦合辐射
        1.3.1 半导体量子点与荧光
        1.3.2 表面等离激元结构与荧光耦合发射
        1.3.3 共振型光学天线与荧光耦合发射
        1.3.4 行波光学天线与荧光耦合发射
    1.4 本文的研究内容
第二章 荧光远场辐射方向研究的实验及计算方法
    2.1 引言
    2.2 实验测量方法
        2.2.1 傅里叶面成像的基本原理
        2.2.2 荧光傅里叶面探测系统
    2.3 理论计算方法
        2.3.1 远场辐射的格林函数计算方法
        2.3.2 辐射体的离散化处理与计算
    2.4 量子点自由空间远场辐射的研究
    2.5 本章小结
第三章 行波光学天线对量子点荧光双向到单向辐射的调控
    3.1 引言
    3.2 柱形行波波导基本模式分析
    3.3 复合结构的制备方法
        3.3.1 光滑银纳米线的制备
        3.3.2 银纳米线与二氧化硅复合结构制备
        3.3.3 银纳米线-二氧化硅-量子点复合结构制备
    3.4 行波光学天线对量子点荧光辐射的调控研究
        3.4.1 行波光学天线与量子点复合结构设计
        3.4.2 复合结构中基本模式的远场辐射计算
        3.4.3 量子点荧光双向辐射到单向辐射
        3.4.4 介质环境对荧光远场辐射极角的影响
        3.4.5 银纳米线结构尺寸对荧光辐射弥散角的影响
    3.5 本章总结
第四章 V形行波光学天线实现量子点荧光高度方向性
    4.1 引言
    4.2 V形行波光学天线控制量子点荧光辐射
        4.2.1 V形复合结构的设计及制备
        4.2.2 V形复合结构实现荧光高度方向性
    4.3 V形区域角度大小对荧光远场辐射的影响
        4.3.1 实验结果与讨论
        4.3.2 计算结果与讨论
    4.4 本章小节
第五章 结论与展望
    5.1 研究内容和主要结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者攻读学位期间发表的学术论文目录

四、光纤馈入集成测量系统(论文参考文献)

  • [1]HIAF同步定时系统原型设计及验证[D]. 葛良. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
  • [2]在束PET全数字化系统高速数据读出方法研究[D]. 柯凌云. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
  • [3]超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究[D]. 王永良. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [4]基于卷积神经网络的激光吸收光谱燃烧场层析成像[D]. 孙福双. 天津工业大学, 2021(01)
  • [5]拖曳式海洋多参数观测系统与传感器[J]. 贾文娟,李红志,闫晨阳. 气象水文海洋仪器, 2020(04)
  • [6]基于光纤传输的灵敏度自校准脉冲电场测量系统[J]. 刘逸飞,马良,程引会,吴伟,郭景海,赵墨. 高电压技术, 2021(04)
  • [7]EAST多道运动斯塔克效应诊断光谱模拟与实验研究[D]. 余青江. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [8]用于重离子治癌装置的in-beam PET读出电子学设计[D]. 颜俊伟. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2020(01)
  • [9]超导太赫兹辐射源物理特性研究及小型测试系统搭建[D]. 庆同. 南京大学, 2020(04)
  • [10]光学天线对荧光远场辐射的调控研究[D]. 王艺霖. 北京邮电大学, 2020(01)

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光纤馈电综合测量系统
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