Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


РАЗРАБОТКА МНОГОКАНАЛЬНОГО ФОТОМЕТРА ДЛЯ ИОНОСФЕРНЫХ И АСТРОНОМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Работа №29958

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

физика

Объем работы71
Год сдачи2018
Стоимость6300 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
214
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 4
ГЛАВА 2. АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ ФОТОМЕТРА 8
2.1. Фотодетекторы 8
2.2. GPS-приемник Thunderbolt E® 12
2.3. Микроконтроллер XMOS 14
2.3.1. Архитектура xCore 14
2.3.2. Плата XP-MC-CTRL-L2 19
2.3.3. XTAG 21
ГЛАВА 3. СРЕДА РАЗРАБОТКИ И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ 22
3.1. xTIMEcomposer studio 22
3.2. xSIM симулятор 24
3.3. Анализатор xSCOPE 25
3.4. Анализатор времени XTA 26
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ АППАРАТНОЙ И ПРОГРАММНОЙ ЧАСТЕЙ ФОТОМЕТРА 27
4.1. Блок-схема и конструкция фотометра 27
4.2. Аппаратный блок четырехканального счетчика фотонов 29
4.2.1. Плата с преобразователями 29
4.2.2. GPIO Slice Card 32
4.3. Блок-схема алгоритма работы четырехканального счетчика 33
4.4. Временная привязка эксперимента 35
4.5. Цифровой блок ФАПЧ 38
4.6. Веб-сервер 39
4.7. Счетчик фотонов 41
4.8. Счетная характеристика ФЭУ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
ЛИТЕРАТУРА 46
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Для ионосферных экспериментов, выполняемых на кафедре радиоэлектроники КФУ, а также для некоторых видов астрономических наблюдений, необходимо регистрировать быстропротекающие процессы в оптическом диапазоне длин волн. Здесь существенно использовать фотометры, способные регистрировать очень слабые (пороговые) световые потоки с высоким временным разрешением, порядка одной миллисекунды. Одна из версий такого фотометра была создана в нашей лаборатории. Встала задача на основе современных IT - технологий реализовать новую версию с улучшенной функциональностью. В отличие от предыдущей версии, новый фотометр должен обеспечивать наилучшее временное разрешение, иметь не менее трех каналов для непрерывного счета фотонов и встроенный веб-сервер, для удаленного управления экспериментами по сети интернет.
Целью данной дипломной работы является разработка многоканального фотометра на основе многоядерного микроконтроллера XMOS для ионосферных и астрономических экспериментов.
Достижение поставленной цели осуществляется с помощью решения следующих задач:
1. Рассмотреть методы и аппаратные средства детектирования пороговых световых потоков, их применение для регистрации ионосферного свечения и фотометрии астрономических объектов.
2. Освоить инструментарий разработки многоядерных микроконтроллеров фирмы XMOS и на его основе реализовать новую программную версию четырехканального счетчика.
3. Разработать конструкцию и монтажную схему устройства.
4. Протестировать фотометр в реальных измерениях.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Для измерений пороговых световых потоков, связанных с экспериментами в верхней ионосфере и астрономическими наблюдениями, был создан многоканальный фотометр с точной временной привязкой и удаленным управлением по сети интернет.
В результате проведенной работы было сделано следующее:
1. Рассмотрены методы и аппаратные средства детектирования пороговых световых потоков.
2. Изучен инструментарий разработки фирмы XMOS, на основе которого реализована новая программная версия четырехканального счетчика.
3. Разработана конструкция и монтажная схема устройства на базе многоядерной архитектуры xCORE. Смонтирован и отлажен фотометр.
4. При проведении натурного эксперимента была получена «плато-счетная» характеристика ФЭУ.
Поскольку производитель полностью прекратил поддержку и не предоставил инструкцию по настройке подключения микроконтроллера к сети интернет, потребовалось достаточно много времени на исправление этого недочета.



1. Динамические характеристики плазменной турбулентности ионосферы, инициированной воздействием мощного коротковолнового радиоизлучения [Текст] / С.М. Грач, Е.Н. Сергеев, Е.В. Мишин, А.В. Шиндин // Успехи физических наук. - 2016. - №11. - С. 1189.—. 1228.
2. Искусственное свечение ионосферы при кратковременном воздействии мощного радиоизлучения [Текст] / Р.И. Гумеров, В.Б. Капков, Г.П. Комраков, А.М. Насыров // Известия вузов. Радиофизика. - 1999. - №6. - С. 524 - 527.
3. Миронов, А.В. Основы астрофотометрии. Практические основы фотометрии и спектрофотометрии звезд [Текст] / А.В. Миронов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 260 с.
4. Михельсон, Н.Н. Оптические телескопы. Теория и конструкция [Текст] /
Н.Н. Михельсон. - М.: Главная редакция физико-математической
литературы изд-ва «Наука», 1976. - 512 с.
5. Оптическое свечение на длинах волн 630 и 557,7 нм при коротковолновом воздействии на ионосферу излучением стенда «СУРА» в области 4-й гармоники электронного гирорезонанса [Текст] / А.В. Шиндин, С.М. Грач, В.В. Клименко и др. // Известия вузов. Радиофизика. - 2014. - №11. - С. 849 - 864.
6. Каримуллин, К.Р. Детектирование световых импульсов в режиме счета фотонов [Текст] / К.Р. Каримуллин, В.А. Зуйков, В.В. Самарцев // Ученые записки Казанского Государственного Университета. Физикоматематические науки. - 2006. - №1. - С. 135 - 141.
7. Насыров, А.М. Фотометрия свечения ионосферы, стимулированного мощным радиоизлучением стенда «СУРА» [Текст] / А.М. Насыров, Р.И. Гумеров, И.А. Насыров // Ученые записки Казанского Университета. Серия физико-математические науки. - 2011. - №4. - С. 156 - 166.
8. Грач, С.М. Ускорение электронов и дополнительная ионизация при параметрическом нагреве плазмы [Текст] / С.М. Грач, Н.А. Митяков, В.Ю. Трахтенгерц // Физика плазмы. - 1986. - № 6. - С. 693 - 701.
9. Гумеров, Р.И. Программируемые микроэлектронные системы. Лабораторный практикум. Часть II. 32-разрядные микроконтроллеры. Руководство [Текст] / Р.И. Гумеров. - Казань: Издательство КФУ, 2014. - 62 с.
10.Загрубский, А.А. Детекторы излучения [Текст]: учебное пособие / А.А. Загрубский, Н.М. Цыганенко, А.П. Чернова. - СПб: Издательство СПбГУ,
2007. - 68 с.
11. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. XS1-L02A-QF124 Datasheet. 2012. 25 с. - Режим доступа: http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 15.05.2018)
12. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. XTAG-2 Hardware Manual. 2009. 25 с. - Режим доступа: http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 20.04.2018)
13. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. xTIMEcomposer User Guide. 2014. 384 с. - Режим доступа: http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 14.03.2018)
14. Сайт компании «Trimble Navigation Limited» [Электронный ресурс]. TSIP Reference. 1999. 149 с. - Режим доступа: http://trl.trimble.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 15.02.2018)
15. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. Ethernet TCP/IP
Component Programming Guide. 2013. 35 с. - Режим доступа:
http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 3.03.2018)
16. Сайт компании «GitHub» [Электронный ресурс]. Quickstart guide for the XMOS Motor control platform. 2011. 35 с. - Режим доступа: https://github.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 22.02.2018)
17. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. xTIMEcomposer
DESIGN TOOLS SUITE Flyer. 2013. 4 с. - Режим доступа:
http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 24.04.2018)
18. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. The XMOS XS1 Architecture. 2009. 261 с. - Режим доступа: http://www.xmos.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 15.04.2018)
19. Сайт компании «GitHub» [Электронный ресурс]. Programming XC on XMOS Devices. 2009. 139 с. - Режим доступа: https://github.com, свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 20.04.2018)
20. Сайт компании «XMOS Company» [Электронный ресурс]. xCORE
Architecture Flyer. 2015. 4 с. - Режим доступа: http://www.xmos.com,
свободный. - Загл. с экрана. - Яз.англ. (дата обращения 5.05.2018)
21. Википедия [Электронный ресурс]. XMOS. Режим доступа:
https://ru.wikipedia.org/wiki/XMOS, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус. (дата обращения 22.04.2018)
22. Википедия [Электронный ресурс]. TCP/IP. Режим доступа:
https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IP, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус. (дата обращения 4.05.2018)


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.