Echtzeit-Meßwerterfassung

Echtzeit-Meßwerterfassungssystem für die Hochfrequenz- und Laserspektroskopie

Th. Fabula, S. Büttgenbach*, T. Brenner, W. Rupprecht

Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn

*Forschungsinstitut der Forschungsgesellschaft für Feingeräte-, Mikro- und Uhrentechnik (FFMU), Stuttgart

Setup

Auf der Basis eines handelsüblichen PC-XT kompatiblen Rechners wurde ein leistungsfähiges, in ‘Echtzeit‘ arbeitendes Zwei-Prozessor-Rechnersystem aufgebaut. Die Entlastung des Hostcomputers (PC) von der zeitkritischen Meßwerterfassung wird durch ein autonomes Subsystem (Z80–ECB) gewährleistet.

Eine zeitlich asynchrone Rechnerkopplung der beiden Rechner mit Hilfe von Hardware-FIFOs erlaubt schnellste Datentransferraten im MHz-Bereich. Ein genormter Interface I/O-Bus bietet die Anschlußmöglichkeit verschiedenster Meßmodule an das Experiment.

Das Meßwerterfassungssystem (MES) wurde erfolgreich bei der polarisations-spektroskopischen Vermessung der Hyperfeinstruktur und Isotopieverschiebung an Zirkon in einer Hohlkathodengasentladung eingesetzt.

Thema	Echtzeit-Meßwerterfassungssystem
Aufgabe	Auslegung und Aufbau eines echtzeit-fähigen MES für die Hochfrequenz- und Laserspektroskopie Entwicklung eines Master-Slave-Systems auf PC- und Z80-Basis Verifikation der Funktionsfähigkeit in der real-time Experiment-Steuerung
Lösung	Auf der Basis eines handelsüblichen PC-kompatiblen Rechners wurde ein leistungsfähiges, in ‘Echtzeit‘ arbeitendes 2-Prozessor-Rechnersystem aufgebaut Die Entlastung des PC-Hostcomputers von der zeitkritischen Messwerterfassung wird durch ein autonomes Z80-Subsystem (ECB) gewährleistet Eine zeitlich asynchrone Rechnerkopplung der beiden Rechner mit Hilfe von Hardware-FIFOs erlaubt schnellste Datentransferraten im MHz-Bereich Ein genormter Interface I/O-Bus bietet die Anschlussmöglichkeit verschiedenster Messmodule an das Experiment
Software- Steuerung & Auswertung	Programmierung wissenschaftlicher Simulations- und Messprogramme: Zeitkritische Systemfunktionen wurden in Z80– und x86-Assembler realisiert Für die Rechnerkommunikation wurde ein flexibles Terminalprogramm in FORTH implementiert Zur Interpretation der gemessenen Hyperfeinstruktur (Hfs) Spektren wurde ein Simulationsprogramm in Turbo-Pascal geschrieben, welches die Zuordnung der Hfs-Komponenten zu den Linien des experimentell vermessenen Spektrums erleichtern helfen soll
Ergebnisse	Das MES wurde erfolgreich bei der polarisations-spektroskopischen Vermessung der Hyperfeinstruktur und Isotopie-Verschiebung an Zirkon in einer Hohlkathoden-Gasentladung eingesetzt und auf seine Leistungsfähigkeit hin überprüft.
Paper	https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3735/21/12/005/meta;jsessionid=6B7FFF93298B8FC3BD7527FD80350A81.c1.iopscience.cld.iop.org

Real-time data acquisition

Scan, Analyse und Anzeige des gemessenen Spektrums sind in Echtzeit möglich.

Veröffentlichungen

Verhandlungen der DPG : www.dpg-verhandlungen.de
T. Brenner, S. Büttgenbach, T. Fabula, W. Rupprecht: „Real-time data acquisition system for laser and radiofrequency spectroscopy“,
Journal of Physics E: Scientific Instruments, Volume 21, Number 12 (1988) 1150-1153

Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.

“Die Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. (DPG) ist die älteste und mit mehr als 55.000 Mitgliedern die größte physikalische Fachgesellschaft weltweit. Sie versteht sich als offenes Forum der Physikerinnen und Physiker und verfolgt als gemeinnütziger Verein keine wirtschaftlichen Interessen.” www.dpg-physik.de

DPG-Frühjahrstagung 1988

Real-time data acquisition system for high-frequency and laser spectroscopy

Th. Fabula, S. Büttgenbach*, T. Brenner, W. Rupprecht

Institute for Applied Physics at the University of Bonn

*Research Institute of the Research Association for Precision Instrumentation, Micro- and Watch Technology (FFMU), Stuttgart

Based on a standard PC-XT compatible computer, a powerful two-processor computer system was built, which works in ‘real time’. An autonomous subsystem (Z80-ECB) ensures that the host computer (PC) is relieved of the time-critical task of data acquisition. A time-asynchronous computer coupling of the two computers with the aid of hardware FIFOs permits the fastest data transfer rates in the MHz range. A standardized interface I/O bus provides the possibility to connect various measurement modules to the experiment.

The data acquisition system was successfully used for the polarization-spectroscopic measurement of the hyperfine structure and isotope shift of zirconium in a hollow cathode gas discharge.

Abstract

“A low-cost real-time data acquisition system utilising a master (PC-XT) and a slave (Z80) computer for high-resolution atomic spectroscopy is described. The master and the slave computer are linked by a high-speed parallel FIFO buffer permitting data acquisition on a fixed time schedule with 4 mu s time resolution. A modular interface box allows the system to control complex spectroscopic experiments. The use of commercial software packages allows fast and efficient data reduction and analysis on the same computer system. The performance of the system has been demonstrated in polarisation spectroscopy experiment on zirconium.”

DOI

https://doi.org/10.1088%2F0022-3735%2F21%2F12%2F005