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一种用于CSR外靶实验装置硅条阵列探测器的电子学和数据获取系统的任务书
一、任务背景
CSR外靶实验装置是一种基于超导环状正负离子束的产生和加速技术而建立的实验装置，能够模拟宇宙射线在大气层中的作用效果，研究宇宙射线的物理特性和与物质相互作用时产生的各种效应。其中，硅条阵列探测器作为一种高精度的辐射探测器，能够对高能宇宙粒子进行准确测量。因此，建立一个高效、精密的硅条阵列探测器电子学和数据获取系统至关重要。
二、任务目标
本任务旨在设计一种适用于CSR外靶实验装置硅条阵列探测器的电子学和数据获取系统，以实现对高能宇宙粒子的准确测量和数据记录。具体目标如下：
1.设计硅条阵列探测器的前置放大器、信号处理电路及数据获取系统，以实现对探测器输出信号的快速、准确的响应和数字化处理。
2.确定电子学和数据获取系统硬件平台，包括采样率、动态范围、输入阻抗等参数，并进行适当的优化。
3.设计数据采集、存储和显示软件，实现对探测器输出信号的实时监测、信号处理和数据保存。
4.对设计的电子学和数据获取系统进行模拟、测试和验证，并进行相应的性能优化和调试。
三、任务内容
1.前置放大器设计
针对硅条阵列探测器的输出信号特点，设计前置放大器电路，完成对信号的低噪声、高增益、高稳定性的放大处理，并实现高速差分信号输出。优化后的放大器应考虑电流噪声、电压噪声、信号传输带宽等因素。
2.信号处理电路设计
根据前置放大器输出信号特征，设计信号处理电路，包括比较器、门电路、计时器等模块，实现信号的有效提取和数字化。在设计过程中，应考虑信号测量精度、信号处理速度等因素，以提高整体测量精度。
3.数据获取系统设计
建立硬件平台，完成电子学子模块的集成和控制。软件部分主要任务是基于硬件平台，开发数据采集、存储和显示软件，完成数据的实时监测、处理和保存，并实现基于用户需求的操作界面。
4.系统测试和性能优化
对设计的电子学和数据获取系统进行模拟、测试和验证，通过现场实验，对其性能进行调试和优化，确保系统稳定可靠、精度高、应对各种实验需求。
四、任务成果
1.硅条阵列探测器的前置放大器电路、信号处理电路和数据获取系统设计方案。
2.硬件平台搭建方案，包括电路图、PCB板设计和集成方案。
3.数据采集、存储和显示软件设计，包括用户界面设计方案和软件源程序。
4.电子学和数据获取系统测试报告，包括模拟和数字化测试结果和系统性能评价。
五、任务要求
1.对探测器型号、信号特点和实验要求进行了解和分析，充分考虑实验场景下的影响因素，并选择最为合适的探测器型号。
2.设计的电子学和数据获取系统应考虑到实验场景下遇到的可能的质量问题和信噪比问题。
3.能够熟练运用常用的电子学和数字信号处理软件和硬件编程平台，如AltiumDesigner、MATLAB等。
4.能够进行实验环境下的实时监测和数据处理，对系统性能进行评估和优化。
5.完成任务后应具有良好的文档编写和报告撰写能力。
六、任务执行时间
本任务执行时间为3个月，包括方案设计、硬件搭建、软件编写、测试和优化等环节。
七、任务评估标准
1.设计方案符合实验场景需求，电路实现和软件实现高效合理，系统性能优良。
2.硬件平台和软件算法/程序均已测试和验证。
3.执行团队具有较强的工作热情、沟通协作能力和良好的组织协调能力，能够有效地完成任务。
4.撰写的相应文档，包括任务计划、设计方案、测试报告、以及最终成果报告等，达到专业规范要求，表明了任务的主要执行步骤和技术路线，以及对任务的理解和创新性思考。