Контрольно-измерительные системы для установок газообеспечения в экспериментах STAR, PHENIX и поляризованной газовой мишени ANKE

• Автор: Кравцов, Петр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 147 с. : ил

Содержание
Содержание

Список иллюстраций

Список таблиц

Введение

1 Основные принципы построения контрольно-измерительных систем

1.1 Выбор операционной системы

1.2 Программное обеспечение

1.3 Элементы языка UML

1.4 Законы регулирования

1.5 Аппаратное обеспечение

2 Рециркуляционные системы газообеспечения и управление ими
2.1 Рециркуляционные газовые системы
2.2 Газовая система STAR ТРС
2.2.1 Описание детектора STAR ТРС
2.2.2 Система газообеспечения детектора STAR ТРС
2.2.3 Особенности управления газовой системой STAR ТРС
2.2.4 Прибор для измерения атмосферного давления
2.2.5 Многоканальный термометр
2.2.6 Экспериментальные результаты
2.3 Газовые системы в эксперименте PHENIX
2.3.1 Описание детекторов PHENIX
2.3.2 Система газообеспечения детекторов PHENIX DC/PC
2.3.3 Система газообеспечения детектора PHENIX TEC/TRD
2.3.4 Особенности управления газовыми системами DC/PC и TEC/TRD
2.3.5 Система газообеспечения детектора PHENIX МиШ
2.3.6 Особенности управления газовой системой детектора МиШ
2.3.7 Экспериментальные результаты
2.4 Система газообеспечения для тестирования детектора ATLAS CSC
2.5 Системы управления
2.5.1 Автоматическая микропроцессорная система блокировки “ALARM”
2.5.2 Компьютерная система управления

2.5.3 Выводы
3 Автоматизация измерений на источнике поляризованных атомов водорода
3.1 Описание установки
3.2 Система управления
3.3 Программное обеспечение для автоматизации измерений
3.4 Оптимизация вакуумной системы ABS
3.5 Измерения с монитором потока атомарного водорода
3.6 Измерения магнитного поля постоянных секступольных магнитов
3.6.1 Введение
3.6.2 Постоянные секступольные магнитит
3.6.3 Измерения магнитного поля
3.6.4 Влияние конечных размеров датчика Холла
3.6.5 Влияние сдвига датчика Холла
3.7 Выводы
Заключение
Благодарности
Приложение
Литература
Список иллюстраций
Рис. 1. Таблица приоритетов потоков в Windows NT
Рис. 2. Пример диаграммы классов и типы связи между ними
Рис. 3. Пример диаграммы последовательностей
Рис. 4. Схема детектора STAR ТРС
Рис. 5. Формирование электростатического поля в детекторе STAR ТРС
Рис. 6. Структура внешней поверхности детектора STAR ТРС
Рис. 7. Структура внутренней поверхности детектора STAR ТРС
Рис. 8. Скорость дрейфа в аргоно-метановой смеси в зависимости ст содержания метана
при давлении Р=760 Тор и Е=148 В/см
Рис. 9. Схема системы газообеспечения детектора STAR ТРС
Рис. 10. Система хранения и обеспечения газами детектора STAR ТРС
Рис. 11. Структурная схема барометра
Рис. 12. Структурная схема многоканального термометра
Рис. 13. Временная зависимость внутреннего давления в ТРС и атмосферного давления. 47 Рис. 14. Временная зависимость содержания примесей и состава смеси в детекторе ТРС.
Рис. 15. Детекторы эксперимента PHENIX
Рис. 16. Схема детектора DC
Рис. 17. Структура площадки детектора PC
Рис. 18. Принцип работы детектора ТЕС
Рис. 19. Схема мюонных детекторов PHENIX
Рис. 20. Система газообеспечения детектора DC/PC
Рис. 21. Газовая система TEC/TRD
Рис. 22. Газовая система детектора MuID
Рис. 23. Структурная схема электроники SCXI для газовой системы MuID
Рис. 24. Временная зависимость содержания этана в детекторе DC
Рис. 25. Временная зависимость содержания метана в детекторе ТЕС
Рис. 26. Детектор ATLAS CSC
Рис. 27. Газовая система мониторинга для ATLAS CSC
Рис. 28. UML-диаграмма использования системы блокировки
Рис. 29. Структурная схема системы блокировки
Рис. 30. Диаграмма последовательности действий при обработке алармов

обеспечивается малым мембранным компрессором (SC#1). Дополнительный анализатор метана используется для постоянного контроля состава свежей смеси. При необходимости часть рециркуляционного потока может проходить через блок очистки для удаления влаги и кислорода. В качестве адсорбента блока осушки (dryer) используется молекулярное сито 13Х. Блок очистки смеси от кислорода базируется на катализаторе, который стимулирует образование спирта при наличии кислорода и углеводорода при температуре 220°С. Образуемый спирт удаляется блоком осушки. Свежая смесь поставляется газовой системой хранения-обеспечения (Рис. 10).
Поддержание стабильного избыточного давления внутри ТРС является важной задачей с точки зрения безопасности детектора. Быстрые изменения атмосферного давления, например, при штормах и ураганах, характерны для Лонг-Айленда (Брукхэвен, США), где эксплуатируется детектор. Если закрытая газовая система не сможет отследить быстрое увеличение атмосферного давления, в детектор поступит большой поток инертного газа, что исключит отрицательную разность давления. Сечения основных газовых магистралей и вентилей позволяют проводить быструю продувку детектора. При быстром понижении атмосферного давления, что ведет к быстрому росту внутреннего давления в ТРС, открывается большой аварийный клапан SV-18, давая возможность выброса избыточной смеси в атмосферу. Если внутреннее давление в ТРС продолжает расти, газовая смесь выбрасывается в магистраль выброса через жидкостной ограничитель давления. Электромагнитный клапан SV-18 является нормально открытым и открывается самопроизвольно при отключении электропитания.
Стабилизация давления
В газовой системе ТРС два источника давления. Во-первых, компрессор, расположенный на выходе из детектора. Во-вторых, поток свежей газовой смеси, поступающей через блок динамического смешения. При нормальной работе избыточное давление внутри детектора регулируется давлением на выходе ТРС, которым управляет ПИД-регулятор с помощью пневматического вентиля байпаса.
Производительность компрессора составляет 60 м3/час при давлении 100 мбар. Регулятор обратного давления BPCV-1 в выходном трубопроводе поддерживает давление 100 мбар независимо от выходного давления компрессора и обеспечивает выброс избыточного количества смеси в атмосферу, что позволяет добавить в рециркуляционный