Аппаратная инфраструктура измерительных и управляющих систем плазменных установок ИЯФ СО РАН тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор технических наук Хильченко, Александр Дмитриевич

• Хильченко, Александр Дмитриевич
• доктор технических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор технических наук Хильченко, Александр Дмитриевич

Введение.

Глава 1. Аппаратная инфраструктура первых систем автоматизации плазменного эксперимента.

§1.1 Аппаратура регистрации экспериментальных данных.

§1.2. Первое поколение аппаратуры регистрации на основе быстродействующих АЦП.

§1.3. Система регистрации, сбора и обработки экспериментальных данных установки ГОЛ-1.

§1.4. Регистраторы на основе АЦП в интегральном исполнении.

§1.5. Методики поверки и настройки аппаратуры регистрации.

§ 1.6. Первое поколение аппаратуры управления и контроля.

§1.7. Многомашинные управляющие и измерительные комплексы установок

ГОЛ-МиУ-1.

Глава 2. Архитектура и компоненты систем автоматизации с распределенным управлением на базе машин серий СМ и Электроника.

§2.1. Принципы построения, аппаратные и программные средства систем автоматизации с распределенным управлением на основе мини-ЭВМ семейств Электроника и СМ.

§2.2. Вспомогательные элементы систем автоматизации с распределенным управлением.

§2.3. Программный комплекс систем автоматизации с распределенным управлением.

§2.4. Подсистема управления импульсным источником питания магнитной ловушки комплекса ГОЛ-3.

§2.5. Система управления и сбора экспериментальных данных установки Амбал-М.

Глава 3. Многоканальные синхронные системы регистрации экспериментальных данных и измерительные кластеры.

§3.1. Многоканальные синхронные системы регистрации и сбора-данных на базе аппаратуры в стандарте КАМАК.

§3.2. Многоканальные синхронные системы регистрации и сбора данных в конструктивах евромеханики.

§3.3. Измерительные кластеры и многоканальные синхронные системы регистрации и сбора данных последнего поколения.

§3.4. Измерительный комплекс системы томсоновского рассеяния установки

ГОЛ-3.

Глава 4. Системы регистрации со встроенными элементами предварительной обработки экспериментальных данных.

§4.1. Система регистрации данных многоканального гетеродинного ИК интерферометра.

§4.2. Измерительный комплекс дисперсионного интерферометра на основе

С02 лазера.

§4.3. Измерительный комплекс анализатора энергетического спектра у - квантов.

§4.4. Электронный комплекс масс и энергоанализатора нейтральных атомов

Глава 5. Компоненты встраиваемых подсистем регистрации данных, управления и контроля.

§5.1. Системы сбора данных на основе гальванически изолированных регистраторов.

§5.2. Встраиваемые гальванически изолированные регистраторы.

§5.3. Подсистема стабилизации формы и вертикального положения плазменного шнура токамака TEXTOR.

§5.4. Программируемые контроллеры и адаптеры каналов связи.

Глава 6. Архитектура и аппаратная инфраструктура "гибридных" систем автоматизации плазменного эксперимента.

§6.1. Архитектура, аппаратная и программная инфраструктура измерительного и управляющего комплексов установки ГДЛ.

§6.2. Измерительный и управляющий комплексы установки ГОЛ-3.

§6.3. Текущее состояние и тенденции развития систем автоматизации термоядерного эксперимента.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратная инфраструктура измерительных и управляющих систем плазменных установок ИЯФ СО РАН»

В последние десятилетия исследования в области физики плазмы и УТС приобрели качественно новый характер. Это обусловлено4 явным прорывом.в понимании физических процессов, определяющих возможность создания, нагрева и удержания горячей плазмы в системах с различной конфигурацией магнитного поля. Значимые для будущего реактора результаты в последние годы были получены в исследованиях на стелараторе LHD, токамаках JET, JT-60 и TFTR, уже имеющих близкие к зажиганию параметры плазмы, а также на открытых ловушках различного типа, не утративших и сегодня термоядерных перспектив. В ИЯФ СО РАН предложено несколько вариантов открытых ловушек, развивающих метод удержания плазмы с помощью классического пробкотрона Будкера - Поста [1].

Идея многопробочной ловушки, характеризующейся значительным ростом времени продольного удержания плазмы при длине пробега частиц Я, соизмеримой или большей линейного размера отдельного пробкотрона / и меньшей по отношению к общей длине магнитной системы L, была сформулирована Будкером, Мирновым и Рютовым еще в 1971 году [2]. Ее экспериментальная проверка была проведена на установке Щегол [3, 4]. Для исследования процессов нагрева сильноточным релятивистским электронным пучком (РЭП) и удержания плотной (1015-101бсм~3) плазмы были сооружены: в середине 70-х - установки Инар и ГОЛ-1 [5], в начале 80-х - ГОЛ-М [6] и генератор РЭП У-1 [7], а в 1987 году - комплекс ГОЛ-3 [8]. Температура ионной компоненты в несколько киловольт при плотности плазмы 1015см~3 и времени жизни 1мс, - результат, подтверждающий перспективность ловушек этого класса для термоядерных приложений.

В середине 70-х Димовым, Закайдаковым и Кишиневским была предложена схема, амбиполярной ловушки [9], физический принцип работы которой основан на генерации в горячей плазме вспомогательных торцевых проб-котронов потенциальных барьеров^ снижающих продольные потери, плазмы- в длинном* центральном- пробкотроне. Для ее проверки« были сооружены, установки Амбал и Амбал-М [10]. Программа работ на; этих установках, помимо проверки амбиполярного удержания, предусматривала исследование МГД-устойчивости плазмы и поиск условий;-для подавления-аномального поперечного переноса частиц в центральном пробкотроне. Подобные работы проводились и проводятся, за рубежом на установках Gamma-6 и Gamma-10 в Японии [11, 12], ТМХ и TMX-U в США [13,14].

Интересной оказаласьи концепция газодинамического удержания плазмы, предложенная^ Мирновым и Рютовым [15]. Для ее проверки в 1986 году была сооружена установка ГДЛ [16], основой которой является длинный пробкотроне большим пробочным отношением и аксиально-симметричными МГД-стабилизаторами плазмы на торцах. В такой ловушке плазма, в которой, длина пробега частиц Л, меньшей длины ловушки L, вытекает из пробкотрона' за время t = RL/Vt (здесь Vr тепловая скорость иона, R»1 - пробочное отношение). Популяция же быстрых ионов, возникающая за счет перезарядки и ионизации на мишенной плазме атомарных пучков, захватывается и совершает продольные колебания между пробками. В окрестностях точки остановки быстрых ионов формируются области горячешплазмы с повышенной плотностью. При инжекции в ловушку дейтонов и тритонов в них протекают термоядерные реакции, сопровождающиеся выделением; 14 МэВ: нейтронов. Экспериментальная программа ГДЛ ориентирована' на физическое обоснование концепции нейтронного источника для материаловедческих приложений [17]. В последние годы исследуется возможность его применения в качестве драйвера подкритического реактора деления.

Актуальность работ по автоматизации экспериментальных исследований в области физики плазмы и УТС,,в том числе и на перечисленных выше установках, уже давно не нуждается в каких-либо комментариях. С позиций сегодняшнего дня факт целесообразности применения-систем автоматизированного управления и сбора данных в плазменном« эксперименте общепризнан. Однако каких-то 35-40" лет назад, даже постановка вопроса о необходимости их создания вызывала бурную дискуссию. Это было обусловлено тем, что исследования в области физики плазмы и УТС, характеризующиеся развитым диагностическим комплексом установок, мощной,энергетикой и импульсным режимом их работы, предъявляют специфические требования, как к структуре систем, так и к их аппаратной и программной составляющим. Однократный характер исследуемых процессов, многоканальность и разнообразие диагностик, широкополосность И' большой амплитудный динамический диапазон формируемых ими сигналов, высокий уровень и широкий частотный спектр помех, сопровождающих работу установок — факторы, осложняющие построение систем автоматизации плазменного эксперимента. Классификационный состав аппаратных и программных средств- этих систем- диктуется логикой проведения исследований, предусматривающей выполнение процедур:

- подготовки оборудования технологических подсистем и диагностического комплекса установок к рабочему импульсу;

- формирования заданных требованиями эксперимента алгоритмов работы этих подсистем;

- многоканальной регистрации экспериментальной информации, сбора, обработки полученных данных, их архивирования, отображения результатов эксперимента в удобном для анализа виде;

- оперативной оценки полученных результатов и коррекции параметров следующего рабочего импульса установок.

Эти факторы и значимость выделенных выше процедур предопределяют существенные отличия систем автоматизации плазменного эксперимента по архитектуре, приборному парку и составу программного обеспечения от их аналогов, применяемых в других областях научных исследований. В 1974 году, когда-по инициативе Э.П. Круглякова в ИЯФ СО РАН-был начаты работы по созданию таких систем, база для их построения была скудной. Отсутствовал практически весь комплекс необходимых аппаратных и программных компонент, а уровень развития электроники характеризовался наличием только дискретной элементной базы и ИС малой степени интеграции. В этих условиях для решения поставленной задачи нужно было выполнить большой объем исследований и разработок, направленных на создание:

- парка приборов, способного управлять технологическим оборудованием установок, с приемлемой для плазменного эксперимента точностью фиксировать сигналы диагностических трактов, измерять их характеристики, передавать результаты измерений вычислительной технике и отображать их в удобном для анализа виде;

- помехоустойчивых методов передачи сигналов в измерительных и управляющих трактах, а также средств электромагнитной и радиационной, защиты, способных обеспечить надежную работу измерительной и управляющей аппаратуры;

- методик и стендов, предназначенных для настройки и поверки специфических для плазменного эксперимента приборов;

- системы связи с приемлемыми характеристиками по скорости и надежности передачи управляющих и информационных посылок между измерительной/управляющей аппаратурой и вычислительной техникой;

- программного обеспечения системного и прикладного уровней.

В силу экспериментального статуса используемых в исследованиях по физике плазмы и УТС установок, этот комплекс задач актуален и сегодня. Фактически он определяет программу исследовательских и конструкторских работ, результаты которых обсуждаются в данной диссертации. С формальной точки зрения весь цикл работ по созданию в ИЯФ СО РАН систем автоматизации плазменного эксперимента можно разбить на три последовательных, логически связанных этапа. На первом из них, охватывающем период с 1974г. по 1986 год, создавалась аппаратная и программная инфраструктура таких систем. Базисом для ее разработки послужил опыт, накопленный в процессе выполнения работ по созданию систем управления ускорительно-накопительными комплексами [18], в рамках которых уже была отработана и апробирована система связи, сопрягающая измерительную и управляющую аппаратуру с ЭВМ класса Одра 1304/1325, создан минимальный комплект базового программного обеспечения. Эти наработки позволили сконцентрировать усилия на создании приборов и прикладных программных средств, отвечающих специфике исследований по УТС. На первый план, в связи с развитостью диагностического комплекса установок и высокимиf издержками традиционной методики регистрации данных, основанной на аналоговой осциллографии и фотосъемке осциллограмм, вышла задача разработки измерительной аппаратуры, способной фиксировать форму импульсных сигналов в виде последовательности цифровых отсчетов и передавать их вычислительной технике. С позиций сегодняшнего дня применение в плазменном эксперименте цифровой осциллографии, ввиду ее явных преимуществ и широкого распространения, выглядит обыденным явлением. Однако в середине 70-х это было далеко не так, поскольку работы, направленные на разработку подобных приборов носили еще исследовательский характер. Они концентрировались на двух направлениях. В рамках первого из них использовались осциллографические трубки с мишенью, запоминающей изображение сигнала в виде потенциального рельефа, формируемого записывающим лучом. Далее это изображение сканировалось и оцифровывалось. В отечественной практике такие регистраторы строились на основе ЭЛТ 18Л047А, 2ЛТК-6М, 2ТЗС-2, 2ТЗС-5 [19]. Однако до появления в 1980 году трубки ЛН-20 [20] (функциональный аналог трубки "Lama", применявшейся фирмой Tektronix в цифровом осциллографе 7612D

21]) и разработки в ИЯФ СО РАН регистратора "Магнолия" [22], работы в этом направлении не привели к созданию приборов^ пригодных- для применения в плазменном эксперименте; Второе направление базировалось нашетоди-ке-прямого преобразования, в рамках которой регистраторы? строились на основе быстродействующих АЦП. В -силу очевидных преимуществ этой-методи-■ ки, разработкой* на ее основе средств регистрации-к середине: 70.-х занималось уже. свыше: двух десятков фирм Великобритании, Дании, США, Франции, ФРГ, Японии. В том числе таких, как Data Laboratories, Bryans Southern Instruments, Hewlett-Packard, Gould, Schlumberger, Iwatsu Electric Co., Watanabe, Le Croy [23, 24]. Но и эти работы все еще находились на стадии создания опытных приборов. Состояние дел в нашей стране было аналогичным [25].

В ИЯФ СО РАН разработка аппаратуры регистрации на основе методики прямого преобразования была начата в 1974 году. В основу построения этих приборов были положеньгважные с эксплуатационной.точки зрения и ставшие уже классическими принципы:

- фиксации и преобразования в цифровой эквивалент с малой временной дискретностью текущих амплитудных значений сигналов с помощью быстродействующих АЦП;

- промежуточного буферирования отсчетов'АЦП, устраняющего разрыв между темпом • набора данных и пропускной способностью-системы связи и портов ввода/вывода вычислительной техники;

- программной адаптации режимов работы регистраторов^ их временной и амплитудной шкал преобразования к режимам работы диагностик и к параметрам их сигналов.

В период с 1975 г. по 1986 г в ИЯФ СО РАН был разработан не имевший аналогов в стране комплект приборов, пригодный для фиксации сигналов практически всех использовавшихся на плазменных установках диагностик [26]. По параметрам и техническим характеристикам эти регистраторы не уступали лучшим зарубежным аналогам. В этот же период создавались необходимые для настройки и поверки аппаратуры этого класса метрологические методики и стенды [27 - 28]. Важным с системной точки зрения был и выбор в качестве, конструктивной основы для построения этих приборов стандарта-КАМАК. Предусмотренная им унификация механических конструктивов и интерфейса упростили процедуры настройки и поверки регистраторов, снизили трудозатраты на этапе' создания- прикладного программного обеспечения, ответственного за организацию-их взаимодействия с вычислительной техникой. Применение КАМАК позволило воспользоваться преимуществами маги-стрально-модульных архитектур при построении характерных для диагностического комплекса плазменных установок многоканальных систем регистрации. Эта же архитектура использовалась и при разработке первого поколения-аппаратуры управления- и контроля. Тяжелые условия эксплуатации и низкая производительность системы связи и портов ввода/вывода вычислительной техники диктовали выбор такой схемы построения приборов этого класса, которая при высокой устойчивости их измерительных и управляющих трактов к внешним электромагнитным воздействиям позволяла бы решить центральную задачу - управления подчиненным оборудованием в режиме, близком к режиму реального времени. Достичь этого удалось в "тандемной" схеме построения периферийных контроллеров, в которой встраиваемые в подчиненное оборудование узлы управления и контроля работали автономно, по заранее заданному алгоритму, а взаимодействие этих узлов с вычислительной техникой осуществлялось по последовательным линиям связи через интерфейсный модуль, размещаемый в крейте КАМАК. Узлы управления и контроля строились на основе микропрограммного управляющего автомата с жестким, заранее заданным алгоритмом работы, и буферного ЗУ опорных констант и данных. В качестве исполнительных элементов, в зависимости от назначения, в состав контроллеров включались либо многоканальные ЦАП и АЦП, либо цифровые

•; . ' . ■ 12 порты ввода/вывода, как с импульсными формирователями выходных сигналов, так и с релейными-входами/выходами. Несмотряша конструктивную простоту, контроллеры, этого- поколения позволили снять ограничения;на динамические характеристики контуров управления; определяемые производительностью вычислительной техники; ее портов ввода/вывода и пропускной- способностью системы связи. С их помощью на установках ГОЛ-1, ГОЛ-М, У-1 и Спин, а затем и ГОЛ-3 стабилизировались коэффициенты передачи измерительных трактов, оптические длины интерферометров, производилось управление процессом заряда емкостных накопителей-энергии, контролировались вакуумные условия, осуществлялось регламентированное во времени включение/выключение технологических подсистем, формировались синхроимпульсы, задающие временнукьдиаграмму работы оборудования [27].

Создание опытных образцов.измерительной и управляющей аппаратуры, удовлетворяющей требованиям плазменного эксперимента, позволило уже В;. 1977 году приступить к построению на установке ГОЛ-1 первой автоматизированной'системы управления, регистрации и сбора данных [29,31]. Она строилась на базе ЭВМ типа ОДРА1304/1325 с использованием последовательной системы связи и программного обеспечения системного уровня, созданных сотрудниками ускорительной и радиофизической лабораторий ИЯФ СО РАН. Эта система имела высокий уровень, сервисных функций системного ПО, обладала богатой библиотекой базовых процедур, поддерживающих операции взаимодействия ЭВМ с периферийным оборудованием. Ее узким местом была организация доступа к периферийным приборам по программному каналу. Низкая производительность портов ввода/вывода ЭВМ и пропускная способность системы связи ограничивали ее возможности. Тем не менее, она ярко продемонстрировала свои преимущества,при решении ключевых для: плазменного эксперимента задач, обеспечив; не только управление оборудованием установки ГОЛ-1 и выполнение процедур регистрации, сбора и обработки экспериментальных данных в режиме, близком к режиму реального времени, но и оперативное представление результатов эксперимента.

Появление в начале 80-х вычислительных машин семейств СМ и Электроника предоставило новые возможности для построения, систем автоматизации плазменного эксперимента. Используя, эту технику и операционные системы (ОС) реального времени ЯВХ-ПМЛ^ЭХ-ПБ, можно было строить многомашинные измерительные и управляющие комплексы, характеризующиеся параллельным исполнением множества прикладных алгоритмов. К началу 80-х в институте уже была создана необходимая для их построения основа: канал межмашинной связи типа БЬ-Ы/б!, тандем из контроллера крейта КАМАК типа 1СС-11 и аппаратного драйвера к шине С)-Ьиз, объединяемых последовательным каналом связи, пакет подпрограмм для работы с аппаратурой КАМАК [32-35]. Номенклатура выпускаемых в этом стандарте приборов уже превысила полусотню единиц [18]. В типовых комплексах этого поколения центральная ЭВМ типа СМ-4 или Электроника-100/25 с помощью линий связи БЬ-к^ сопрягалась с периферийными Электрониками-60. На базе последних и аппаратуры, размещаемой в крейтах КАМАК, строились "программируемые" контролеры, решающие задачи управления подчиненным оборудованием. Центральная ЭВМ использовалась для подготовки прикладного ПО, его загрузки в микро-ЭВМ, сбора экспериментальных данных и ведения архива. Первый комплекс с такой архитектурой был введен в эксплуатацию на тандеме установок У-1 и Спин в 1983 г [36]. В-1985 г. такие же комплексы были развернуты на установках ГОЛ-М и Амбал [37,38]. Несмотря на отсутствие полноценных средств поддержки удаленного межзадачного обмена и низкую пропускную способностью линий связи, эти комплексы позволили за относительно короткий промежуток времени выполнить на этих установках весь спектр исследований, предусмотренных их физической программой.

Работы второго этапа, охватывающего период с 1986 по 1995 год, были ориентированы на разработку следующего поколения аппаратуры регистрации и дальнейшее развитие систем автоматизации плазменного эксперимента. Они стимулировались решением о сооружении^ ИЯФ CO-РАН установок ТОJI-3, Амбал-М'и ГДЛ. На этом этапе базой для разработки новой линейки регистраторов серии Ц910Х [27,39] стали первые отечественные интегральные АЦП и цифровые ИС средней степени интеграции. Для организации производства этих приборов была создана соответствующая метрологическая база: методики аттестации технических характеристик, поверочные и настроечные стенды. В 1986 году все эти наработки были переданы Чебоксарскому ПО "Электроприбор". На их основе им было начато серийное производство приборов Ф4224, Ф4225, Ф4226 (аналоги регистраторов* семейства Ц910Х), а затем - многоканальных систем регистрации данных ФК4225 и ФК4226. Эта аппаратура широко использовалась на всех плазменных и ускорительных установках института, на стендах и импульсных электрофизических установках многих организаций и учреждений нашей страны и стран членов СЭВ. За рубежом лидирующие позиции в области разработки и производства аппаратуры регистрации в этот период времени уже заняли фирмы Data- Laboratories, LeCroy и Tektronix. В ИЯФ СО РАН в начале 90-х линейка регистраторов была пополнена моделями многоканальных приборов ADC824-H ADC1632 [40].

Вектор развития систем автоматизации плазменного эксперимента на базе многомашинных комплексов был ориентирован на создание эффективного метода синхронизации множества процессов, исполняемых в параллельном режиме машинами различного уровня иерархии, и на обеспечение должной степени детерминированности и надежности информационного и командного обмена по системе связи. Изменения затронули все компоненты. Архитектура систем нового поколения стала двухуровневой. Роль ее базовых модулей выполняли выделенные по своему функциональному назначению локальные подсистемы управления, регистрации и сбора данных. Управляющее ядро каждой такой подсистемы строилось на основе размещаемых в пультовом помещении машин типа MC 1212; а исполнительное — на основе "интеллектуальных" крейт-контроллеров [41] и аппаратуры, размещаемой в крейтах КАМАК, максимально приближенных к датчикам и объектам управления. На уровне среды сопряжения узловых машин и крейт-контроллеров радиальные линии связи были заменены протоколированным последовательным мультиплексным каналом связи с высокой пропускной способностью (1М6/С) и помехоустойчивостью, а также детерминированным методом доступа абонентов к среде передачи данных. Принципы построения и форматы сообщений этого канала связи регламентировались стандартом MIL-STD-1553В [42,43] и его отечественным аналогом [44]. Такой же канал был использован и на верхнем уровне комплекса, призванном обеспечить взаимосвязь узловых машин и крейт-контроллеров всех его функционально выделенных подсистем. Системное ПО было создано практически заново. Его основой стали многозадачная ОС РВ RSX-11M и компактная многозадачная ОС РВ SM2 для крейт-контроллеров. Для сетевых интерфейсов - станций, контроллеров аналов связи и модулей межканального сопряжения, были написаны соответствующие драйверы. Для крейт-контроллеров, функционирующих под управлением ОС SM2, были созданы утилиты удаленной загрузки прикладного ПО из узловых машин. На упрощение процедур написания и отладки прикладных кодов были ориентированы пакеты подпрограмм САМАС, VIDI, GRAF и CDR. Для поддержки операций удаленного межзадачного взаимодействия и синхронизации процессов в средах RSX-11М и SM2 была создана система вызова удаленных процедур RCS, основанная на клиент-серверной технологии. В результате всех этих действий сложилась легко масштабируемая, хорошо сбалансированная по производительности и по функциональным возможностям архитектура комплексов, реализующих принципы децентрализованного управления. В 1989 г. на ее основе была построена система управления и сбора данных установки

ГОЛ-3 [45]. Спустя несколько лет аналогичная система была введена в эксплуатацию на установке Амбал-М [46]. Для построения управляющего и измерительного фрагментов этих систем использовались модули КАМАК разработки радиофизической и плазменных лабораторий ИЯФ'СО РАН; а также встраиваемые периферийные контроллеры, создававшиеся для решения специфических для плазменного эксперимента задач.

Третий этап работ, охватывающий период с 1995 г. по настоящее время, был связан с модернизацией аппаратной и программной составляющих систем автоматизации установок ГОЛ-3, Амбал-М и ГДЛ. Проведение этих работ было обусловлено усложнением и расширением спектра используемых на этих установках диагностических методик, а также прекращением в середине 90-х производства вычислительной техники семейств СМ, МС и Электроника. Модернизация действующих систем была начата с перевода на новую вычислительную технику фрагментов, отвечающих за сбор и отображение экспериментальных данных. Мотивация этого решения была проста. При построении этих фрагментов на основе машин класса 1486 и выше, отпала необходимость в применении для отображения экспериментальных данных графических серверов, строившихся на базе интеллектуальных крейт-контроллеров и специализированных модулей ЦДР-2 [47]. А это сразу же привело к качественным изменениям на этом уровне: пользователь получил в свое распоряжение не только более мощную графическую оболочку и файловую систему, но и набор стандартных прикладных пакетов, таких, например, как МаШСАЕ), ориентированных на обработку и анализ экспериментальных данных, на численное моделирование физических процессов. Второе и наиболее важное обстоятельство заключалось в том, что к моменту начала работ по модернизации, из-за естественной потребности дальнейшего развития диагностического комплекса установок ГОЛ-3, Амбал-М и ГДЛ, назрела реальная потребность в расширении парка средств регистрации данных и в качественном изменении их эксплуатационных характеристик. В частности, для обеспечения корпускулярных, зондовых и пучковых диагностик потребовались синхронные-многоканальные системы регистрации-с высоким-амплитудным разрешением,и измерительные кластеры, позволяющие восстанавливать временную* динамику пространственных распределений параметров пучков иплазмьг[48-50]. Для диагностик, использующих датчики, находящихся под высоким импульсным или статическим потенциалом, были востребованы системы сбора данных на основе гальванически изолированных регистраторов [51]. Для решения задач, связанных с управлением параметрами плазменного шнура, стали необходимы- многоканальные системы регистрации со встроенными узлами потоковой обработки данных, способные формировать результаты измерений' параметров плазмы в режиме реального времени [52-55]. Потребность в этой-аппаратуре и необходимость решения задачи ее сопряжения с новой вычислительной техникой привели к пересмотру сложившегося подхода к построению систем регистрации. В силу ограничений, свойственных стандартным магистрально-модульным архитектурам, все системы нового поколения строились на базе специализированной шины межмодульного сопряжения и в качестве механического конструктива, использовали крейты и модули евромеханики (19" 3U*84HP). Функции управления регистраторами в них- были возложены на модуль контроллера, логическое и управляющее ядро которого строилось на базе 32-х разрядного процессора серии ARM7TDMT. В качестве средства сопряжения систем с диагностическим сервером использовался встроенный в этот контроллер интерфейс канала связи Ethernet-10/100. Цифровые узлы модулей регистрации и контроллера строились уже на основе программируемых логических матриц (FPGA). Применительно к ним был реализован метод удаленной загрузки конфигурационных файлов по каналу связи Ethernet, позволивший программными методами модифицировать схемотехнику и рабочие алгоритмы всех модулей систем регистрации нового поколения. Совокупность указанных решений позволила на базе унифицированного комплекта приборов строить легко адаптируемые к особенностям, функционирования конкретных диагностик многоканальные системы- регистрации- а; на системном уровне — измерительные кластеры,. включающие: в.; свой состав- сотни - десятки тысяч отвечающих требованиям плазменного эксперимента измерительных; трактов. Создание этого слоя аппаратуры и перевод ранее разработанных регистраторов под контроль серверов на основе машин класс^х86-стали первьтм^шагом'к : построению на. плазменных экспериментальных комплексах "гибридного" варианта систем автоматизации: .На установке FOJI-3 этот вариант системы совмещал в себе сложившуюся структуру связей и топологию размещения уже находящегося в эксплуатации' оборудования с новыми элементами. В качестве границы раздела было выбрано сложившееся разделение оборудования на;диагностическое и управляющее. Все средства регистрации данных были переведены в "новый" сегмент, работающий под управлением персональных компьютеров; Для сопряжения управляющего и диагностического фрагментов установки использовался канал связи Ethernet-10/100 верхнего уровня, объединяющий друг с другом серверы и консольные машины подсистем управления, базовый и резервный компьютеры диагностического комплекса [56,57].

На установке Амбал-М "гибридный" вариант системы был реализован с помощью файлового-сервера (машины класса Intel 486-dx2), работающего под управлением ОС NetWare. Узловые машины управляющего и диагностического фрагментов (МС1212) были оснащены сетевыми: картами Ethernet-10В ase, работающими в рамках протоколов DecNet. Для согласования протоколов, DecNet и NetWare использовался шлюз на PC АТ-286 с соответствующим набором сетевых интерфейсов. Файловый сервер системы выполнял функции архива информационных массивов- накапливаемых регистраторами во время рабочего импульса установки. К находящимся на нем данным был организован доступ по сети NetWare для; машин класса х86, используемых персоналом установки для обработки экспериментальной информации [58,59].

Измерительный и управляющий комплекс установки ГДЛ исходно создавался! на основе аппаратуры разработки радиофизической лаборатории. Первоначально он имел двухуровневую архитектуру, аналогичную архитектуре системы установки ГОЛ-М [60]. С появлением персональных компьютеров и крейт-контроллеров КАМАК на базе транспьютеров этот комплекс был модернизирован. В нем была произведена замена вычислительной техники: ЭВМ Электроника-100/25 на машины типа х86, а Электроника-60/МС1212 - на транспьютеры. В таком виде он находился в эксплуатации в течение нескольких лет. По мере необходимости расширялась лишь его измерительная составляющая, в состав которой в разные годы входили регистраторы АЦП-IOISK, Ф4225, Ф4226 и АЦП-824. В 1999 году, специально для диагностик ГДЛ, требующих проведения измерений на фоне больших импульсных напряжений относительно земли установки, была разработана первая из упоминавшихся ранее многоканальных систем сбора данных на основе гальванически изолированных регистраторов. Несколько позже в состав измерительного комплекса ГДЛ были включены 128-ми канальная синхронная система регистрации универсального назначения, измерительный комплекс многоканального дисперсионного интерферометра, модернизирована система регистрации сигналов диагностики температуры и плотности плазмы методом Томсоновского рассеяния. Были обновлены и пучковые диагностики. В 2001 году, после принятия решения об увеличении мощности системы инжекции атомарных пучков и энергоемкости конденсаторных батарей подсистемы формирования магнитного поля, в управляющий комплекс ГДЛ были внесены существенные изменения. Общесистемные серверы, управляющие консоли и консоли отображения экспериментальной информации, строящиеся на основе машин класса ix86, были связанны друг с другом сетью Ethernet-10/100. С помощью сетевых карт, адаптеров каналов связи и концентратора интерфейсов на основе индустриального компьютера М1С2000, к этим машинам были подключены системы сбора данных диагностического комплекса и периферийные контроллеры подсистем управления и контроля. В число последних вошли созданные в последние годы "интеллектуальные" контроллеры общего назначения, отвечающие за корректную работу оборудования основных технологических подсистем установки, и специализированные контроллеры подсистемы инжекции атомарных пучков. Такая схема построения измерительного и управляющего комплексов установки ГДЛ оказалась достаточно удачной. В ее рамках используется клиент-серверная! технология взаимодействия периферийных приборов с консольными машинами и сервером, апробированная при создании систем автоматизации установок ГОЛ-3 и Амбал-М, применяются унифицированные программные средства поддержки информационного и командного обмена по системе связи, архивирования и визуализации экспериментальных данных [61].

В основу диссертации положены работы по созданию аппаратной и программной инфраструктуры систем автоматизации экспериментальных исследований в области физики плазмы и УТС, выполненные в период с 1986г. по 2009г. Исключением является материал первой главы, в которой приведен ретроспективный обзор работ предыдущего десятилетия.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предложен и апробирован в плазменном эксперименте метод регистрации экспериментальных данных, основанный на цифровой осциллографии. В рамках реализации этого метода:

- сформулированы принципы построения аппаратуры регистрации импульсных сигналов на основе быстродействующих АЦП, предложены оригинальные схемотехнические решения, направленные на построение таких АЦП на электронной элементной базе низкой и средней степени интеграции;

- разработан функционально полный комплект аппаратуры регистрации формы импульсных сигналов в стандарте КАМАК, ориентированный на построение многоканальных синхронных измерительных систем, организовано' мелкосерийное и промышленное производство приборов этого класса.

- сформирован функционально полный набор методик для настройки и метрологической поверки аппаратуры регистрации, созданы автоматизированные настроечные и поверочные стенды;

2. На установках ГОЛ-1 и ГОЛ-М созданы первые в стране автоматизированные измерительные системы с централизованным управлением, ориентированные на поддержку исследований по физике плазмы и УТС.

3. Предложена и апробирована в реальном эксперименте методика построения распределенных подсистем управления технологическим оборудованием плазменных установок. В рамках ее реализации разработан унифицированный комплект периферийных контроллеров с управляющим ядром на основе микропрограммного управляющего автомата, микро-ЭВМ и микроконтроллеров:

4. Созданы первые полномасштабные системы автоматизации экспериментальных исследований по физике плазмы и УТС на основе многомашинных управляющих комплексов (установки ГОЛ-М, У-1 и Спин).

5. Разработаны принципы построения, структура, аппаратная и программная инфраструктура комплексов, с распределенным управлением на основе машин^ серий СМ и Электроника, аппаратуры в стандарте КАМАК, интеллектуальных крейт-контроллеров и каналов связи МДЬ-БТО-1553В. На этой основе, на базе разработанных ранее средств регистрации и периферийных контроллеров, на установках ГОЛ-3 и Амбал-М созданы первые системы автоматизации экспериментальных исследований по физике плазмы и УТС, функционирующие в режиме реального времени.

6. Сформулированы принципы построения, разработаны аппаратная и программная инфраструктура:

- многоканальных синхронных систем регистрации данных;

- измерительных кластеров с распределенной архитектурой;

- систем сбора данных на основе гальванически изолированных и встраиваемых регистраторов;

- систем регистрации со встроенными элементами потоковой обработки данных, ориентированных на формирование результатов измерений параметров плазмы в режиме реального времени.

7. На установках ГОЛ-ЗМ, Амбал-М и ГДЛ на основе машин класса х86, каналов связи Ethernet-10/100, многоканальных систем регистрации и сбора данных последнего поколения, специализированных контроллеров и контроллеров общего назначения созданы полномасштабные информационно-измерительные и управляющие комплексы с "гибридной" архитектурой, обеспечивающие проведение исследований в области физики плазмы и УТС по всей их физической программе.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Хильченко, Александр Дмитриевич

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. На основе анализа сигналов диагностического комплекса плазменных установок и сопоставления различных методов;;их' фиксации? выбрано направление в развитии; средств регистрации экспериментальных данных,, базирующееся па цифровой осциллографии. В рамках развития этого направления:

- сформулированы принципы'построения аппаратуры регистрации формы импульсных сигналов на основе быстродействующих АЦП;

- отработаны схемотехнические решения, направленные на построение средств регистрации на электронной? элементной' базе низкой и средней степени; интеграции; .

- разработана линейка 6-ти и< 7-ми разрядных регистраторов серии Импульс в стандарте КАМАК с рекордной для своего времени частотой дискретизации трактов преобразования (до 100МГц); .

- сформирован; функционально полный набораметодик, необходимых для поверки и настройки; регистрирующей аппаратуры-, созданы автоматизированные настроечные и поверочные стенды; - на основе однокристальных ИС АЦП и оригииальных быстродействующих УВХ разработан функционально полный комплект одно ^многоканальных регистраторов в конструктивах стандарта КАМАК серий Ц910Х, АЕ)0824 и АБС 1632 с амплитудным разрешением измерительных трактов в 8-10бит, максимальным, значением частоты дискретизации АЦП в 200МГц и объемом встроенных; БЗУ до 32Кбайт, организовано мелкосерийное и промышленное производство этой аппаратуры:

- созданьт и апробированы в экспериментах по изучению механизма пуч-ково-плазменного взаимодействия. на установках ГОЛ-1 и ГОЛ-М первые в стране: автоматизированные информационно-измерительные системы с: централизованным управлением, ориентированные, на поддержку исследований по физике плазмы иУТС.

2.Разработан унифицированный комплект периферийных контроллеров с автономным; управляющим ядром на основе микропрограммного управляющего автомата; ориентированный на решение задач управления; технологическим оборудованием плазменных установок; в режиме,, близком;к режиму реального времени:

3. На основе аппаратуры регистрации в конструктивах стандарта КА-МАК и периферийных контроллеров с автономным режимом работы управляющего ядра на установках, ГОЛ-М- У-1 и Спин построены первые полномасштабные системы автоматизации экспериментальных; исследований:по физике плазмы; и УТС.

4. Разработаны архитектура, аппаратная иг программная инфраструктура систем автоматизации* с распределенным; управлением на: основе машин серий СМ, МС и- Электроника, аппаратуры КАМАК, интеллектуальных крейт-контроллеров и сетевой архитектуры М1Г,-8ТО-1553В. В рамках этих работ, были созданы:1

- унифицированный набор сетевых интерфейсов со встроенной микроЭВМ: контроллер мультиплексного канала;, связи/ станция периферийных устройств, межканальный шлюз;

- контроллеры периферийного оборудования и контроллер крейта КАМАК, интегрирующие в своем составе микро-ЭВМ и интерфейс к каналам; связи МШ-БТО- 1553В;

- узлы гальванической развязки мультиплексных каналов связи;

- операционная система реального времени: БМ2 для периферийных контроллеров и конгроллеровкрейта КАМАК;

- система вызова удаленных процедур для сред ЯЭХ-11М и ЭМ-2, ориентированная на реализацию клиент-серверной технологии межзадачного взаимодействия и поддержки процедур синхронизации удаленных процессов;

- функционально полный, набор драйверов'для сетевых интерфейсов;

- утилиты загрузки прикладного ПО в периферийные, контролеры, инициализации сети и ее конфигурирования;

- пакеты типовых прикладных программ, поддерживающих работу с аппаратурой КАМАК.

На основе перечисленных аппаратных и программных средств; созданной ранее измерительной и управляющей аппаратуры, на установках ГОЛ-3 и Амбал-М построены системы автоматизации экспериментальных исследований по физике плазмы и УТС, обеспечивающие решение задач управления технологическим оборудованием, контроля.его состояния, регистрации, сбора, обработки, архивирования и визуализации экспериментальных данных в режиме реального времени.

5. Сформулированы принципы построения, разработаны архитектура, аппаратная и программная инфраструктура:

- синхронных многоканальных систем регистрации экспериментальных данных с 12-ти разрядным амплитудным разрешением измерительных трактов и частотой дискретизации АЦП* до 500МГц, ориентированных на решение задач, связанных с восстановлением пространственно-временной динамики параметров плазмы, фиксируемых с помощью многоканальных диагностик;

- измерительных кластеров с распределенной архитектурой на основе многоканальных синхронных систем регистрации, ориентированных на решение задач, связанных с восстановлением пространственно-временной динамики многомерных распределений, связывающих друг с другом совокупность параметров плазмы, фиксируемых диагностическим комплексом;

- систем сбора данных на основе гальванически изолированных и встраиваемых регистраторов, предназначенных для фиксации сигналов с датчиков, находящихся под высоковольтным статическим или импульсным потенциалом;

- систем регистрации, со встроенными элементами потоковой обработки экспериментальных данных, способных в режиме реального времени формировать результаты измерений текущих значений параметров плазмы, необходимые для контуров управления, стабилизирующих плотность, форму и положения плазменного шнура в магнитной ловушке.

6. На основе многоканальных синхронных систем регистрации и систем регистрации со встроенными узлами потоковой обработки данных созданы измерительные комплексы с уникальными техническими характеристиками для многоканальных диагностик параметров плазмы, базирующихся на использовании:

- гетеродинного и дисперсионного интерферометров,

- лазерного рассеяния,

- масс и энерго анализаторов потоков нейтральных атомов,

- высокоскоростных /-спектрометров.

7. Сформулированы принципы построения, разработаны архитектура, аппаратная и программная инфраструктура систем управления и контроля технологическим оборудованием плазменных установок, базирующихся на использовании машин класса х86, интеллектуальных периферийных контроллеров специального и общего назначения, адаптеров каналов связи, встраиваемых измерительных и управляющих устройств и сетевых архитектур на основе каналов связи Я8232,118485 и ЕШегпеЫ0/100/1000.

8. На базе многоканальных синхронных систем регистрации, в том числе и со встроенными узлами потоковой обработки данных, встраиваемых регистраторов, контроллеров и адаптеров каналов связи на установках ГОЛ-ЗМ и ГДЛ построены полномасштабные информационно-измерительные и управляющие комплексы последнего поколения, обеспечивающие проведение исследований в области физики плазмы и УТС по всей их физической программе. Созданная в рамках выполнения этих работ аппаратура широко используются и другими научно-исследовательскими центрами. В' частности, на ее основе построена система автоматизации экспериментальных исследований то-камака Глобус-М в ФТИ им. Иоффе, фрагмент системы сбора данных токама-ка Т11 в ТРИНИТИ. Многоканальные измерительные комплексы для-дисперсионного и гетеродинного интерферометров применяются в экспериментальных исследованиях по физике плазмы и УТС на стелараторе LHD (Япония) и токамаке TEXTOR (Jülich, Германия).

В заключение автор считает своим приятным долгом поблагодарить всех сотрудников термоядерных лабораторий, принимавших участие в обсуждении работ, направленных на создание аппаратной и программной инфраструктуры систем автоматизации плазменного эксперимента, сотрудников радиофизической лаборатории и отдела вычислительных систем, без практической помощи которых реализация этих систем в "железе" была бы существенно затруднена. Особую благодарность хотелось бы выразить инициатору - Эдуарду Павловичу Круглякову, многолетние усилия и настойчивость которого привели как к становлению и развитию в Институте исследований по автоматизации плазменного эксперимента, так и к написанию данной диссертации. За неоценимый вклад в работу и-» плодотворное сотрудничество хотелось бы выразить признательность моим ближайшим коллегам: А.Н. Квашнину, Д.В. Моисееву, П.В. Зубареву, В.А. Хильченко, C.B. Иваненко, Е.А. Пурыга, A.A. Ивановой, В.Ф. Гурко, Г.И. Выогову, A.B. Бурдакову., JI.H. Вячеславову, В.В. Поступае-ву, A.A. Лизунову и П.А. Багрянскому.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Хильченко, Александр Дмитриевич, 2010 год

1. Будкер Г.И., Мирнов В.В., Рютов Д.Д. Влияние гофрировки магнитного поля на расширение и остывание плотной плазмы // Письма ЖЭТФ, 1971. Т. 14, с. 320.

2. Будкер Г.И., Данилов В. В., Кругляков Э. П., Рютов Д.Д., Шунько Е. В. Эксперименты по удержанию щелочной плазмы в магнитном поле // Письма ЖЭТФ, 1973. Т. 17, с.177.

3. Будкер Г.И., Данилов В. В., Кругляков Э. П., Рютов Д.Д., Шунько Е. В. Эксперименты по удержанию плазмы в многопробочном магнитном поле // ЖЭТФ, 1973. Т. 65, С.562.

4. Arzhannikov A.V., Breizman B.N. Burdakov A.V., Burmasov V.S. et al. Beam heating of plasma in solenoids // Proc. of the 10 Intern. Conference of Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. Vienna: IAEA,1985,-V.2.p.347-358. .

5. Димов Г.И., 3айдаков ВВ., Кишиневский М.Е. Термоядерная ловушка с двумя'пробками //Физика плазмы. 1976. Т. 2, с. 527- 610:

6. Димов Г.И. ©сесимметричнаягмагнитная^ловушка•// ВАНТ. Сер.: Термоядерный синтез, Вып.1, 1990; с.19^

7. Т. Kawabe etal.Experimental resultswithGAMMA6 tandem mirror // Bulli Am. Phys. Soc. 23(7):852 (1978) '

8. M. Ichimura, T. Cho, H: Higaki et al. ICRF Experiments and Potential Formation on the GAMMAv 10 Tandem Mirror // Plasma Sci. and Tech., vol 8, N1, 2006, p.87-90.

9. Simonen T.C., Allen S.N., Baldwin D.E. et al. TMX-U tandem mirror thermal-barrier experiments // Proc. of the 11 Intern., Conference on-Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research. — Vienna: IAEA; 1987,v.2.p.231. • ,

10. Coensgen F. et al. Electrostatic Plasma-Confinement Experiments in Tandem mirror System // Phis. Rev. Lett. 1980. V.44. P. 1132-1135.

11. Мирнов B.B., Рютов Д.Д. Газодинамическая линейная ловушка для удержания плазмы // Письма в ЖТФ, 1979. Т.5; с. 678.

12. Bagryansky Р.А., lvanov А.А., Е.Р. Kruglyakov et al. Gas dynamic trap as high power 14 MeV neutron source // Fusion Engineering and Design, 70(2004), p. 13 33.

13. Котельников гИ;А., Рютов Д.Д., Цидулко Ю.А., Катышев В.В., Комин А.В., Кривощеев В.М. Математическая модель источника нейтронов на основе газодинамической ловушки. // — Новосибирск, 1990 (Препринт/ ИЯФ СО АН СССР, 90-105).

14. Нифонтов В.И. Автоматизированные системы контроля и управления экспериментальными физическими установками ИЯФ СО АН СССР. Докторская диссертация.// Новосибирск. 1984.■ 223 ■'■• , ■ ' ;■

15. Аросипов* В :К. Масштабно-временное преобразование; коротких сигналов при; помощи'.электронно-лучевых; трубок памяти. ■// — М. : Энергия,- 1968.-104 с. илл. . : ' : : ; . ;/ . •

16. Ильичева Л.И., Ковалева Г.С. Широкополосный запоминающий' преобразовательный ЭЛП;ЛН:-20. // Электронная промышленность, 1981, № 3,с. 71. ' '; ' ' ■ : • ■

17. Хейес Р:, Калтер Р.Г., Хокен К.В. Запоминающая трубка с кремниевой мишенью для исследования быстрых переходных процессов. // — Электроника, 1973, №18, с. 34.

18. Аульченко В.М;,. Коршунов Ю.В, Кутовенко В.Д. Цифровой осциллограф «Магнолия». // ПТЭ, 1978, № 5,с. 266.

19. Transient recorders. New products information. Date laboratories limited-December, 1979.

20. Transient recorders LeGroy. Short-form catalog. Section 8, October, 1979;

21. Труды Всесоюзного семинара «Вопросы теории и проектирования преобразователей информации». Киев, 1975.

22. Хильченко А.Д; Аппаратные средства систем автоматизации экспериментальных исследований- по взаимодействию РЭП с плазмой; Кандидатская диссертация. Новосибирск, 1986 г.

23. ЭВМ. Новосибирск, 1979, с. 37

24. Вьюшин О.В., Храпкин П.Л. Пакет стандартных подпрограмм для работы с аппаратурой КАМАК. // Препринт ИЯФ СО АН СССР, 82-74, Новосибирск, 1982.

25. Орешков А.Д., Нифонтов В.И., Путьмаков А.Н., Скарин И.В. Контроллер и драйвер для организации связи в последовательном виде между ЭВМ "Электроника-60" и крейтом КАМАК. // Препринт ИЯФ СО АН СССР, 82-8, Новосибирск, 1982.

26. Конюхов В.В., Цидулко Ю.А. Пакеты прикладных программ для автоматизации крупных электрофизических установок на базе ЭВМ серии «Электроника». // — В сб.: Обработка физической информации. Материалы Всесоюзной конференции. Ереван, 1985, тЗ.

27. Конюхов В.В., Кругляков Э.П., Хильченко А.Д., Цидулко Ю.А. Система автоматизации экспериментов, по взаимодействию. РЭП* с плазмой на установке ГОЛ-MI // Диагностика плазмы, М., Энергоатомиздат, 1989, вып.6, с. 259-262.

28. Квашнин А.Н., Хильченко А.Д. Регистратор формы однократных импульсных сигналов Ц9107. // — Новосибирск, 1985, 25 с. (Пре-принт/ИЯФ СО АН СССР, 85 - 116).

29. Моисеев Д.В., Квашнин А.Н., Хильченко А.Д. Регистраторы однократных импульсных сигналов ADC824. // ПТЭ, 1999, N3, с.81-85.

30. Квашнин А.Н., Конюхов В.В., Хильченко А.Д. Интеллектуальный контроллер крейта КАМАК "Миленок" // Препринт ИЯФ СО РАН, 91-39.

31. MIL-STD-1553B, Standard'USA, 1978, 52 pp.

32. MIL-STD- 1553В, Application handbook, USA, 1979, 242 pp.

33. ГОСТ 26765. 52-87 Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей.

34. Квашнин А.Н., Конюхов В.В., Хильченко А.Д. Распределенная система управления и обработки информации на базе последовательной линии связи в стандарте MIL-STD-1553B. // 6-е Совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, СПб, с. 176, 1993.

35. Белкин B.C., Карлинер В.М., Квашнин А.Н., Кирпотин А.Н., Коваленко Ю.В., Конюхов В.В., Максимова C.B., Хильченко А.Д. Структура, аппаратные и программные средства- системы автоматизации установки АМ-БАЛ-М. //- Препринт ИЯФ СО РАН, 99-4. Новосибирск.

36. Э.А. Купер, Г.С. Пискунов, В.В. Репков, В.В. Серов. Цветной растровый дисплей ЦДР-2. // Новосибирск, 1984, -24с. (Ирепринт/ИЯФ СО АН ссср, 84-112). ;

37. Гурко ^Ф:,КвашнитАШ1, Моисеев ДЖ, Хильченко А.Д;, Хильченко. В.А. Быстродействующая^синхронная.32гХ канальная система; сбора данных.,// ПТЭ; 2003'; N5, с.32-37. •

38. Гурко В.Ф.,. Квашнин А.Н., . Хильченко А.Д: Синхронная 128-ми канальная система сбора данных для диагностического комплекса плазменных экспериментальных установок. // 1ТГЭ, 2003, N5, с.38-44.

39. Зубарев И.В., Квашнин А.Н., Хильченко А.Д., Хильченко В.А. Многоканальная система гальванически изолированных регистраторов формы однократных импульсных сигналов.// ПТЭ, 2001, N4, с.75-82.

40. Гурко В.Ф., Зубарев П.В., Квашнин А.Н:, Хильченко А.Д. 64-канальная •система сбора данных для гетеродинной интерферометрической: диагностики плотностиплазмы.//-ПТЭ; 2003, N5, с.45-50^

41. Хильченко А.Д;, Квашнин А.Н;, Иваненко C.B., Зубарев П;В., Моисеев; Д.ВГ, Коваленко Ю.В. Измерительный комплекс дисперсионного интерферометра на основе С02 лазера. // ПТЭ, 2009, N3, с78-90;;

42. В.А. Электронный комплекс масе и энерго анализатора; нейтральных атомов Аккорд-24.2. // — Материалы 13-й всероссийской; конференции «Диагностика;; высокотемпературной плазмы!'. Троицк, 8-13 июня: 2009г, c^88i-89; ;. . . ' .

43. Койдан В.Ф., Конюхов ВШ;, ПоступаевВ.В., Ровенских А.Ф., Шувалов Б.Н. Система5сбора;данных установки ГОЛ-3-2,на» базе ЭВМ архитектуры х86. Препринт ИЯФ СО РАН 2000-2, Новосибирск.

44. Бурдаков: A.B., Квашнин. А.Н., Койдан В^С.,.Поступаев В.В:, Ровенских А.Ф., А'.Д. Хильченко А.Д! Система регистрации и сбора данных установки ГОЛ-З. // Препринт ИЯФ СО РАН 2003-61, Новосибирск.

45. Коваленко Ю.В. Структура и аппаратные средства системы управления установкой Амбал-М: Кандидатская диссертация. Новосибирск, 2005.

46. Белкин B.C., Карлинер В.М., Квашнин А.Н., Кирпотин А.Н., Коваленко Ю;В., Конюхов В;;В1, Максимова C.B., Хильченко А.Д. Структура;, аппаратные: и; программные средства системы автоматизации установки АМ-БАЛ-М. // Препринт ИЯФ СО РАН, 99-4.

47. Саликова Т.В. Система сбора данных установки ГДЛ. // Препринт ИЯФ СО РАН 92-42, Новосибирск, 1992.

48. Степанов Д.Н., Шукаев А.Н., Багрянский П.А., Лизунов A.A., Аникеев A.B., Система;автоматизации;установки "Газодинамическая ловушка". // -ПТЭ, 2004, N2, с.45-50.

49. Батраков A.M., Бурмасов B.C., Кругляков Э.П. и др. Автоматизация ин-терферометрических измерений плотности плазмы на установке ГОЛ-1 // В; сб.: Тезисы докладов Всесоюзной школы-конференции молодых учетных по физике плазмы. — Харьков, 1977.

50. Linnenberg I.E., Grade D.A., Witter G.J., Metzez D.S. A one gigasample per second transient recorder.// IEEE Trans. Nucl. Sei., 1979, NS-22, 4, p 4443.

51. Касперович A. H., Шалагинов Ю.В. Некоторые вопросы проектирования АЦП с использованием> амплитудной сверки сигналов. — Автометрия, 1978, №4, с. 50.

52. Касперович А.Н., Мантуш О.М., Шалагинов Ю.В. Двухканальная система сбора и регистрации данных для быстропротекающего эксперимента. -ПТЭ, 1977, №4, с. 86.

53. Нифонтов В.И., Хильченко А.Д. Регистратор однократных импульсных сигналов Импульс А. // - Новосибирск, 1979, Препринт/ИЯФ СО АН СССР, 79-39.

54. Нифонтов В.И., Скорюпин A.A., Хильченко А.Д. Регистратор однократных импульсных сигналов Импульс Б. // — Новосибирск, 1980, Препринт/ИЯФ СО АН СССР, 80-205.

55. Burmasov V.S., Khilchenko A.D., Kornilov V.A. and al. // In conf. fus. and plasma phis., Moscow, 1981, vol. 1, c. 2.

56. Аржанников A.B., Бурдаков A.B., Койдан B.C. // Письма в ЖЭТФ, 1978, т. 27, с. 173.

57. Шейнгезихт A.A., Сазанский В.Я. Регистратор однократных импульсных сигналов АФИ-16.//-Новосибирск, 1979, 10 с. (Препринт/ ИЯФ СО АН СССР, 79-37).

58. Шейнгезихт A.A., Сазанский В.Я. Регистратор однократных сигналов АФИ-39 // Новосибирск, 1986, - 10 с. (Препринт/ ИЯФ СО АН СССР, 86-182).

59. Э.А. Купер, В.И. Нифонтов, Г.С. Пискунов, В.В. Репков. Цветной графический дисплей. // — Новосибирск, 1979, -9с. (Препринт/ ИЯФ СО АН СССР, 79-38).

60. Иолонников Д.Е. Операционные усилители. // — М.: Энергоатомиздат, 1983,215 с. илл. '

61. Хильченко А.Д. Регистратор однократных импульсных сигналов с микросекундным циклом преобразования. // —ПТЭ, 1986, № 3, с. 108.

62. Зуев А;А., Корнилов B.Hi, Максимов В.В. Измерение потоков продуктов термоядерных реакции на.установке газодинамическая ловушка,,XXVII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 2000. Тезисы докладов, с. 55.

63. Doernberg J., Li Н;, Iladges D. Full-speed testing of A-D converters.// IEEE Journal of solid-state circuits. Voh Sc-19, №' 6, December, 1984

64. Мартин H., Мьюто А. Динамический контроль аналого-цифровых преобразователей.//—Электроника, № 4,1982. .

65. Kester W. Test video A/D converters under dynamic conditions. // EDN,1. August 18, 1982.

66. Нифонтов A.B. Стробоскопический АЦП для настройки и тестирования радиосхем. // Материалы Всесоюзной научной студенческой конференции. Физика. НГУ. - Новосибирск, 1984, с. 13.

67. Reeder В., Green W., Shillito R. Analog to digital converter clock optimization: a test engineering perspective. // Analog dialogue 42-02, February 2008, p.1-7.

68. Бурмасов B.C., Кругляков Э.П., Семенов Е.П., Хильченко А.Д. Девяти-канальный лазерный интерферометр с перестраиваемой общей начальной фазой //-Новосибирск, 1985, 14 с. (Препринт/ИЯФ СО АН СССР, 85-139).

69. Квашнин А.Н., Хильченко А.Д. Многофункциональный высоковольтный источник питания ФЭУ. // Новосибирск, 1983, - 14 с. (Препринт/ИЯФ СО АН СССР, 83-60).

70. Вячеславов JI.H., Кругляков Э.П., Санин A.JI. Многоканальный спектральный прибор для исследования микрополей в плазме по уширению спектральных линий // Новосибирск, 1986, - 15 с. (Препринт/ ИЯФ СО АН СССР, 86-16).

71. Avidyne Database Technology Selection. Avidyne Corporation 11.09.2000.91. http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet/ethernet.html.

72. Квашнин A.H., Конюхов В.В., Фирулев К.Н., Хильченко А.Д. Интерфейсные платы абонентов последовательного мультиплексного канала связи. // Новосибирск, 1991. - Препринт/ИЯФ СО РАН, 91-38.

73. Квашнин А.Н., Конюхов В.В., Хильченко А.Д. Контроллер последовательного мультиплексного канала связи. // — Новосибирск, 1991. — Пре-принт/ИЯФ СО РАН, 91-37.

74. Квашнин А.Н., Хильченко А.Д., Нифонтов В.И. Четырехканальный программируемый генератор тактовых импульсов ПГТИ-4. // Новосибирск, 1980. -Препринт/ИЯФ СО РАН, 80-206.

75. Intel Multibus Specification, December 1980, Intel books.

76. Standard FASTBUS modular high-speed data acquisition and control system. ANSI/IEEE STD 960 -1986.

77. PICMG 2.0 R2.1.CompactPCI Specification. Short form. September 2, 1997.

78. IEEE 1014-1987 standard specification.

79. PXI Specification. PCI extension for Instrumentation. An Implementation of CompactPCI. Rev. 2.0. July 28, 2000. PXI System Alliance.

80. Jiang Y., Brower D.L., Zeng L., Howard J. Application of digital phase comparator technique to interferometer data. // Rev. Sci. Instrum. 68(1), January 1997, pp.902-905.

81. Lio H.H., Young M.S. New digital phase meter concept and its application. // Rev. Sci. Instrum. 68(4), April, 1997, p. 1894 -1901.

82. Зубарев П.В., Хильченко А.Д. Прецизионный фазовый детектор для гетеродинной интерферометрической методики измерения плотности плазмы. // 1ГГЭ, 2003, N2, с. 1-7*.

83. Гурко В.Ф., Зубарев П.В., Квашнин А.Н:, Хильченко А.Д: 64-канальная система сбора данных для гетеродинной интерферометрической диагностики плотности плазмы. // — Г1ТЭ, 2003, N5, с.45-50.

84. Хильченко А.Д., Квашнин A.H., Иваненко G.B., Зубарев П.В., Моисеев Д.В., Коваленко Ю.В. Измерительный комплекс дисперсионного интерферометра на основе С02 лазера. // — ПТЭ, 2009, N3, с78-90.

85. Jordanov V.T., Knoll G.F., Huber A.C., Pantazis J.A. Digital techniques for real-time pulse shaping in radiation measurements. //- Nucl. Instrum. Methods, vol. A35, h. 261 -264, 1994.

86. Tan H; Momayezi Mi, Fallu-Labruyere A., Chu Y.X., Warburton W.K. A fast digital filter algorithm for gamma-ray spectroscopy with double-exponential decaying scintillators. // -IEEE Transactions of nuclear science, N4, august 2004, p. 1541 -1545.

87. Гин В.Б., Чугунов И.Н., Шевелев A.E. Развитие методики высокоскоростной гамма-спектроскопии. / ПТЭ,2008, N2, с.89-94.

88. Автоматизация в промышленности. N4, 2006.

89. Мамкин В.Р., Селиванов А.Н. Разработка контроллера ввода/вывода с поддержкой TCP/IP //. Новосибирск, 2001, - 19'с. (Препринт/ИЯФ СО РАН, 2001-55)

90. Belchenko Yu., Gusev I., Khilchenko A., Kvashnin A., Rashenko V., Sanin A., Savkin V. Direct current H(-) source for boron neutron capture therapy tandem accelerator. // Rev. Sci. Instrum, 2008; v79, N2, p.02a521.

91. Materials of 18 Symposium on Fusion Technology, August 22-26. 1994, Karlsruhe, Germany.

92. Anikeev A.V., Zubarev P.V., Khilchenko A.D, Luzunov A.A., Moiseev D.V., Shukaev A.N., Stepanov D.N. The Automation System of the Gas Dynamic Device. // Fusion Sci. And Techn. Trans. V47, NIT, p.231-234.

93. Бурдаков А.В., Квашнин А.Н., Койдан B.C., Поступаев В.В., Ровенских А.Ф., Хильченко А.Д. Система регистрации'; и сбора данных установки ГОЛ-3 // Новосибирск, 2003, - 14. с. (Препринт/ИЯФ СО РАН , 200361). "' ■■ . .

94. J.B. Lister, Y. Martin, Т. Fukuda, R. Yoshino, V. Mertens. The control of modem tokomaks. // International conference on accelerator and large experimental physics control systems, 1999; Trieste, Italy, pp.23 5-239.

95. F. Saint-Laurent, J. Buravand; E. Chatelier, B. Guilermiiiet, F. Leroux, G. Martin, P. Spuig, D. Van Houtte. Real time control of long duration plasma discharges in lore Supra. //- Proceeding of ICALERS2003, Gyeongiu, Korea, 2003, pp. 560-562. •