电磁监测试验卫星高能粒子探测器低能段载荷数采系统的设计与实现

发布时间:2018-05-13 04:01

  本文选题:电磁监测试验卫星 + 高能粒子探测器 ; 参考:《南昌航空大学》2017年硕士论文


【摘要】:电磁监测试验卫星(代号ZH-1)是要建立一个监测全球空间电磁场、电磁波、电离层等离子体、高能粒子等物理量的空间试验平台。它利用这些平台监测数据,识别大地震发生前相关的电磁、电离层和高能粒子异常,为探索地震前兆信息、空间环境监测预报和地球系统科学研究提供新的技术手段,为未来建立电磁监测卫星业务化系统进行技术准备。高能粒子探测器是电磁监测试验卫星的有效载荷之一。ZH-1卫星高能粒子探测器(HEPP)由低能段载荷(HEPP-L)、高能段载荷(HEPP-H)和太阳X射线监测器(HEPP-X)组成。高能粒子探测器的目的是实现对高能带电粒子的入射方向和能量的测量,配合空间电磁测量,寻找空间高能粒子通量变化与地震引起的电磁辐射的可能关联。HEPP-L数据采集系统是高能粒子探测器重要的组成部分。它是通过电缆与数据管理系统相连接,它需要对低能段质子和电子产生的事例进行采集、转换和处理,并把处理好的数据发送给数据管理系统,同时它需要对高压、电流和温度等进行监测,然后把监测的数据发送给数据管理系统,并且它需要执行数据管理系统发送过来的指令。本文主要介绍了HEPP-L数采系统的设计与实现,主要包括:1.在探测器设计部分,主要针对硅片探测器和反符合探测器的结构、功能和相关指标进行阐述;2.在硬件设计部分,完成了系统各功能模块的划分,针对这些功能模块,详述了各功能模块的原理以及每款芯片的功能和性能;3.在软件设计部分,先介绍了软件的功能需求、性能需求和可靠性需求,然后针对这些需求完成了软件各功能模块的划分并且详细介绍了各功能模块的设计;4.在系统测试部分,主要对硬件和软件进行测试,硬件测试主要是对4块电路板功能模块和性能要求进行测试,软件部分主要是对该FPGA软件主要实现的3个功能进行测试。
[Abstract]:The electromagnetic monitoring test satellite (code ZH-1) is to establish a space test platform for monitoring the physical quantities of electromagnetic field, electromagnetic wave, ionospheric plasma, high-energy particle and so on in the global space. It uses these platform monitoring data to identify the electromagnetic, ionospheric and high-energy particle anomalies associated with major earthquakes, providing new technical means for exploring seismic precursor information, space environment monitoring and prediction and Earth system scientific research. Technical preparation for the future establishment of electromagnetic monitoring satellite operational system. High energy particle detector is one of the payloads of electromagnetic monitoring test satellite. ZH-1 satellite high energy particle detector (HEPP) is composed of low energy segment load (HEPP-L), high energy segment load (HEPP-H) and solar X-ray monitor (HEPP-X). The purpose of the high-energy particle detector is to realize the measurement of the incident direction and energy of the high-energy charged particle, and to combine with the space electromagnetic measurement. The HEPP-L data acquisition system is an important part of the high energy particle detector. It is connected to the data management system through the cable, it needs to collect, convert and process the low energy proton and electron generation, and send the processed data to the data management system, at the same time, it needs the high voltage. Current and temperature are monitored, and then the monitored data is sent to the data management system, and it needs to execute the instructions sent by the data management system. This paper mainly introduces the design and implementation of HEPP-L data acquisition system, including: 1. In the part of detector design, the structure, function and related index of silicon wafer detector and anti-coincidence detector are expounded. In the part of hardware design, the partition of each functional module of the system is completed, and the principle of each functional module and the function and performance of each chip are described in detail for these functional modules. In the part of software design, the functional requirements, performance requirements and reliability requirements of the software are introduced, and then the functional modules of the software are divided and the design of each functional module is introduced in detail. In the part of system testing, the hardware and software are mainly tested. The hardware test is mainly to test the functional modules and performance requirements of four circuit boards, and the software part is mainly to test the three main functions of the FPGA software.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P315.7;TP274.2

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本文编号:1881549


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