Development of multi-channel gated integrator and PXI-DAQ system for nuclear detector arrays

A multi-channel gated integrator and PXI based data acquisition system have been developed for nuclear detector arrays with hundreds of detector units. The multi-channel gated integrator can be controlled by a programmable Cl controller. The PXI-DAQ system consists of NI PXI-1033 chassis with several PXI-DAQ cards. The system software has a user-friendly GUI which is written in C language using LabWindows/CVI under Windows XP operating system. The performance of the PXI-DAQ system is very reliable and capable of handling event rate up to 40 kHz. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

CSR运行数据组织软件系统

CSR运行数据组织软件系统是CSR工程控制系统的重要组成部分，它是CSR同步控制系统的最上层，是CSR调束中统领整个CSR运行的核心系统，负责对CSR运行设备的数据进行组织和管理、对同步事例进行组织和调度，从而实现对其同步控制。本系统是建立在各个子系统硬件同步基础之上的，通过使用数据组织软件来使这些具有同步功能的各个子系统的硬件按照调速研究人员的思路同步协调地运行。本文主要解决了CSR控制工程中CSR运行数据组织软件系统的设计和实现问题，软件实现方案有两种：第一种是运行在本机的文件数据库和Windows客户；第二种是运行在网络上的Oracle数据库和Web客户。这两种解决方案都是建立在数据库和网络技术上的。同时，数据库的实时性与可靠性也是建立在网络技术基础之上的。文本的创新点：通过数据预先计算、分发技术、同步事例组织技术，降低了实时性对CSR控制系统，特别是对高速以太网的要求，并实现了具有精确定时的控制和监测硬件的同步触发，使得CSR控制系统完全能够满足控制和监测的实时性要求。CSR运行数据组织软件的可靠性是通过TCP/IP网络协议技术以及控制硬件的内置软件的可靠性来保证的

HIRFL 束流诊断系统软件的设计

本论文根据兰州重离子加速器（HIRFL）束流诊断系统的现状及改造要求，开发了多任务的束流诊断系统应用软件，它能够通过计算机网络进行测量。该软件的设计采用了面向对象程序设计技术；论文还完成了荧光靶图像获取与处理系统应用软件的开发。这两个应用软件都是由Visual C++编译器来实现，并运行于Windows 95/98操作系统中。论文包括三个部分。第一部分综述了目前国际上加速器束流诊断技术的现状及其发展的新动向，并扼要地介绍了一些重要束流参数的测量方法。第二部分简单介绍了数字图像处理技术的基本内容，比较系统地介绍了荧光靶图像获取及处时系统软件的设计过程，并给出了用该系统测量ECR源束线上束流横向发射度的结果。第三部分首先介绍了Windows操作系统的多任务机制以及计算机网络的通信机制，其中包括TCP/IP协议的有关特性以及如何利用MFC中的CSocket类实现Windows 95/NT系统中网络通信的方法；然后详细介绍了多任务束流诊断系统软件的设计方法及实现过程；最后给出它的现场测试结果以及作者对仿后该软件的升级和维护的设想及展望。

非拦截式束流强度测量方法的研究

本文全面地论述了在HIRFL束流诊断系统中，利用测量束流相宽和中心相位的圆柱形容性感应式相位探针，进行非拦截式束流强度测量方法的研制开发及这一系统的软硬件结构。论文阐述了目前国际国内加速器以及HIRFL的束流诊断技术的发展现状和本论文的研究工作及其意义；简要概述了常见的几种束流强度的测量方法，详细地介绍了相位探针感应束流信号原理和几种束团开矿感应信号的模拟计算，并从该感应信号中撮束流强度等信息；介绍了测量仪表及其测量原理和性能；同时阐述了系统软件的设计方法，并介绍了测控系统中的软件模块设计以及虚拟仪器系统技术在本测量系统中的应用。通过GPIB接口总线技术的应用，编写基于Windows操作系统的测量控制软件，实现了对几种可编程测量方法的实验结果分析和作者对未来HIRFL束流诊断系统进一步工作的设想。该课题的研究取得了较为满意的结果，目前系统已经投入HIRFL调束运行中，与HIRFL中原有的法拉第筒测量束流强度的系统相比，该系统具有操作方便、可以在不阻挡束流的工作状态下测量和控制，在线获取参数等优点。

长灯丝电子枪的设计与控制

近年来，辐照加工技术及产品已经在农业、材料、电工、电子、医疗、食品等行业得到应用和发展，与相关行业结合为推动传统产业的技术改造方面发挥了独特的作用。为了适应生产的需要，本文在实验室设备的基础上对长灯丝电子枪的设计与控制进行了分析和尝试。加速器的外部结构是加速器在正常运行的基本保证，本文在对击穿电场计算的基础上给出了加速器外部结构设计的尺寸，对于影响束流纵向分布的主要因素—长灯丝的下垂，本文给出了其挠度的计算公式，并根据灯丝的物理特性和发射电子的冷端效应对其约束条件进行了分析，给出了灯丝约束的基本模型。栅压值的大小与栅极缝的大小是束流引出的重要环节，本文通过对简化模型的束流光学计算，分析了束流引出大小的原因。通过对被控对象—束流的分析，我们采用了传统的PID与微分先行控制器结合的控制算法对束流进行控制，在实验室条件得以实现。并对束流传动装置在辐照剂量的限制下实现了动态控制。控制软件设计主要讨论了Windows操作系统的特点及在其下实现实时性的方法，采用面向对象的编程方法提高了程序的可读性，可移植性和可维护性。

HIRFL分布式控制系统嵌入式控制器设计

本文全面论述了一个基于PC104模块的嵌入式控制器的研制、开发及控制器的结构、性能和硬件软件设计。论文从HIRFL加速器分布式控制的要求出发，阐明了控制器的开发背景、基本结构的建立、电路的设计及主要元器件的选择和使用。论文分为两大部分，第一部分对嵌入式控制的理论及相关的技术作了简单的介绍，并对本设计中采用的嵌入式计算机PC104的结构做了说明，同时分析了目前HIRFL加速器控制系统的现状和进行嵌入式设计的目的。第二部分在详细地介绍嵌入式控制器硬件电路设计原理的基础上，结合理论进述了实际电路的设计，整个硬件的设计按功能分成模拟器件接口、I/O同步控制、并行I/O接口、抗干扰设计和主要芯片特性五大部分。软件设计采用面向对象的编程方法进行设计，操作系统软件采用微软公司的Windows CE，编程软件使用VC for Windows CE。论文从控制不同硬件的角度对软件进行分类说明。

光谱与能级寿命自动测量控制系统设计

重元素的高电离态、少电子原子光谱研究是物理学当今国际上前沿领域研究的热点课题之一。利用兰州重离子加速器HIRFL产生的不同能量离子，选择性的对有关重元素高电离态、少电子（剥掉多电子）原子光谱进行研究，这对于研究重元素高电离态原子结构和受控聚变研究具有特殊的意义。本文基于束箔光谱学测量原理，成功开发了高电离态原子光谱与能级寿命自动测量控制系统。该系统用于在HIRFL上进行的高电离态原子光谱与能级寿命测量实验。本文首先介绍了重元素的高电离态、少电子原子光谱研究，随后介绍了光谱与能级寿命自动测量控制系统的框架、解决方案和软件开发，软件开发部分是本文阐述的重点，包括软现代软件技术发展、软件工程开发和整个测量控制系统软件设计，本文都作了详尽的叙述。在实际程序代码中，有很多模块和类，本文就几个典型类的设计进行了剖析。最后给出实验结果和面向未来的系统优化方案。基于Windows 98,作者用Visual C++ 6.0成功的完成了光谱与能级寿命自动测量控制系统软件设计。该软件在HIRFL上己经完成了多次实验，系统可靠性和数据获取实时性都很高，实验中获取了非常精确的光谱曲线。该软件实现了实验过程的程序化运行，并在实验中获得了准确数据，它的完成对于重元素的高电离态、少电子原子光谱的研究具有良好的实用价值。

HIRFL束流发射度测量系统的软件设计

束流发射度测量应用软件是在加速器控制和束流诊断的基础上，为方便加速器调束而设计的集测量、计算、绘图等功能为一体的计算机应用程序。本论文全面论述了在HIRFL束流诊断系统中，利用二次发射束流剖面测量装置和以图像采集处理为基础的多孔屏法测量装置进行束流发射度测量应用软件设计的开发过程。采用面向对象（OOP）的计算机编程技术，结合加速器物理知识、束流诊断技术、调束经验、数据图形化软件设计等多项技术，用VistlalC++6.O编译器完成应用软件的设计，并运行于Windows 9X／2000操作系统平台中。论文中阐述了目前国际上加速器以及HIRFL束流诊断技术的发展现状和本论文的研究工作及其意义；简要概述了几种束流横向参数的测量方法；对三剖面法束流发射度测量系统，包括束流剖面测量的工作原理，信号的传输与预处理，动态链接库的开发和发射度测量原理等作了比较详细地介绍，同时介绍了应用软件中各个功能模块的设计过程。在该系统设计中，本着方便运行人员操作的原则，将束流发射度测量结果形象、直观的显示在操作界面上，并一改以往测量与调节过程相分离的状态，将二者集于一体，使得测量和调节能够同步进行。在多孔屏法发射度测量系统设计中，介绍了系统的总体测量结构，并对用作图像获取的DT3 155接口卡的性能和工作原理作了详细地介绍，对荧光靶图像的处理方法作了较为深入的研究，同时系统的阐述了该系统应用软件的主要设计思想和各功能模块的实现过程。在这套系统中采用了图像变换、边界跟踪等数字图像处理技术，大大减少了数据处理量，提高了图像的处理速度，使得传统的荧光靶定性观测得以发展成实时、精确的定量测量。最后，根据计算机技术，网络信息技术及束流诊断技术的发展趋势，对发射度测量应用软件未来的改进设计作了进一步的设想。这两套应用软件均已在源束线进行了安装和测试，达到了预期的目的，并取得了较为满意的结果，具有实时、快速、精度高、界面直观友好等优点。

CSR控制系统—前端现场服务器系统的COM控制组件库

HIRFL-CSR（童话垂离子冷却储存环）是国家重点实验室之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。作为这样一个大型的控制系统，是由多个子系统分别组成的。在CSR新的控制方案中，我们允许用户通过访问网页来控制设备和获知设备的当前运行情况。本文主要描述了三个子系统中设备控制的实现和设备监控程序的实现，分别采用了COM组件技术和Win32应用程序。本文首先介绍了Windows编程，win32应用程序，开发COM组件工具ATL，和COM组件的基本概念。随后详细介绍了在实现设备控制和设备监控程序中所应用的各种技术，包括：多线程的实现、川州访问远立湍数据库、串日通信的实现，对硬件板卡的访问。其次，还介绍了各个子系统控制软件的结构和总体设计，包括了被控设务的COM组件的设计，监控程序的设计和功能实现方案。主要以电子冷却控制系统为例，详细介绍了分别用于控制常压端和高压端设备的COM组件功能实现和常压端监控程序、高压端监控程序功能的实现。整个论文的工作完成了CSR控制系统中子系统的CPM组件和设备监控程序的软件编制，调试。为以后开发和实现控制系统的COM组件和设备监控程序提供了一个原型。

HIRFL控制系统数据库系统设计

HIRFL（兰州重离子加速器）是我国第一个大型重离子物理研究装置。HIRFL控制系统是保证HIRFL系统正常高效运转的重要环节。本文利用数据库技术、网络技术设计了HIRFL控制系统数据库系统，实现了在网络环境中只使用一个应用程序就可对整个HIRFL系统控制进行控制的要求。论文首先介绍了数据库系统理论，然后对软件设计涉及的各部分基础知识进行了阐述，最后详细讨论了整个数据库系统设计中的数据库设计、应用程序人机界面设计等部分。数据库应用SQL Server 2000大型数据库，并使用ODBC技术作为数据库访问手段；人机界面部分使用面向对象编程技术进行Windows编程。整个论文工作在建立了一个包含整个控制系统各部分设备信息的数据库的同时，还提供了一套包含所有基本控制功能的HIRFL分布式控制软件，为HIRPL控制系统数据库系统的进一步完善提供了二次开发平台。

COM组件技术在CSR控制系统中的应用

HIRFL-CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家重点实验室之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。这样一个大型的控制系统，是由多个子系统分别构成的。在CSR的控制方案中，允许用户通过访问web浏览器并利用COM技术来控制设备和获知设备的当前运行情况。本文描述了一个典型子系统中设备控制的实现。并介绍了COM更高层次的应用，即DCOM技术在分布式领域的应用。一本文首先介绍了Windows编程，Win32应用程序等一些基本的编程知识，并且简单介绍了开发COM组件的开发工具ATL和COM组件的基本概念。其次，介绍了一个具体子系统的软件结构和整体设计。最后详细介绍了DCOM技术的基本结构，和它所提供的一些系统服务。整个论文的工作介绍了CSR控制子系统中COM组件技术的选择理由，并完成了COM组件的程序设计和软件调试。还为以后开发和实现分布式控制系统的控制组件提供了理论基础知识。

智能控制接口

本文针对现在HIRFL加速器控制系统存在的一些缺点，提出了一种廉价的单片机系统——智能控制接口：对上，它代表设备可与控制微机构成网络结构；对下，它可分担控制微机的大量任务，完成对设备进行实时、细致的监控． 智能控制接口以8098为核心CPU,配以必要的外围扩展电路，成为一个较完善的控制小系统．它以多种方式反应外部脉冲信号，并输出16路的开关量．有16BITS的模数和16 BITS路的数模转换功能，还能实时处理8路以上的异常事故，它还支持STD总线标准。 智能控制接口通过串口与微机通信，文中提出一种解决微机与智能控制接口间一对多的串行通信任务的方法。并以两个应用实例说明智能控制接口如何实现对下（设备）的实时控制和对上〔与微机）的通信联系，并以可视化编程语言Visual Basic开发微机上的控制程序，实现控制程序往Windows方向的转移．

SFC控制系统软件设计

兰州重离子研究装置（Heavy Ion ReSearch Facility at Lanzhou, HIRFL）是我们研究所得一个大型实验装置，它包括SFC和SSC两个加速器和两条束运线。本论文比较系统地介绍了HIRFL束流诊断系统的改造和SFC分布式控制系统的设计。 在第一章中，简单介绍了国际加速器控制系统的现状和HIRFL控制系统中存在的问题。在第二章一般性地阐述了描述束流品质的各个参数，这些参数的测量原理以及测量这些参数的装置。本论文的第三章详细叙述了HIRFL束流诊断系统的改造方法、过程和结果，结果准确可靠，人机界面非常友好，给调束带来很大的方便。第四章介绍了计算机网络的基本概念，描述了在选用TCP/IP协议的条件下，利用Socket（套接字）实现Windows环境下的实时网络通信的具体过程和步骤，其中参与通信的双方是以客户机和服务器的形式存在的。第五章讲述了SFC分布式控制系统的实现，并在实时网络通信的基础上完成了ECR源扫谱程序和I/O级的网络通信程序。 论文的最后一章，介绍了对HIRFL束运线进行优化控制的一个设想，利用系统辨识的方法可以得到束运线的数学模型，并提供了自适应控制的实现细节，这也是作者对实现HIRFL优化控制的一个愿望。

Coupling of seagrass (Cymodocea nodosa) patch dynamics to subaqueous dune migratio

The coupling between patch dynamics - described by the patch growth (horizontal and vertical), patch mortality, and life-history of Cymodocea nodosa (Ucria) Aschers., and the disturbance caused by the migration of subaqueous dunes over the plants was examined in a shallow NW Mediterranean bay (Alfacs Bay) where this species maintains a patchy cover. C. nodosa shoots survived substantial burial rates (up to 2.4 mm/day) by growing vertically at rates proportional to, albeit four-fold slower than, burial rates. Patch death was caused by erosion as large subaqueous dunes migrated pass the plant patch. Patch growth was fastest over the progressing slope of the dunes ( similar to 2.5 m year super(-1)) and flowering was also stimulated by sand accretion. The time interval between the passage of consecutive dunes, which sets the time window available for patch development, ranged between 2 and 6 years. This time interval allowed C. nodosa to recolonize bare substrata, with patch formation occurring about half a year after the disturbance, and also allowed established shoots to complete their life-cycle and produce seeds and thus enable subsequent recolonization. The time windows available for patch development also set an upper limit to patch size of about 26 m. Significant cross correlations between dune topography and patch dynamics and plant flowering frequency provide evidence that the spatial heterogeneity in the vegetation is closely associated with the disturbance imposed by the migration of sand dunes. The migration of subaqueous dunes maintains C. nodosa in a continuous state of colonization involving spatially asynchronous patch growth and subsequent mortality, which is ultimately responsible for the characteristic patchy landscape of this Bay. 

中国地形起伏度的提取及在水土流失定量评价中的应用

基于全国 1:10 0万的栅格数字高程模型 ( DEM)数据 ,在 ARC/ INFO的 GRID模块支持下 ,利用窗口分析方法 ,经过采样统计 ,确定中国水土流失地形起伏度的最佳分析窗口大小为 5 km× 5 km;基于 5 km× 5 km的分析窗口 ,提取了中国水土流失地形起伏度 ,完成了中国水土流失地形起伏度制图 ;最后对中国水土流失地形起伏度进行了适用性分析 ,并将其初步应用于中国潜在水土流失评价