高空气球探测暗物质试验的数据采集测试系统
悟空号暗物质粒子探测卫星的原理
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海缆无源探测数据采集系统的设计
有导体存在 ， 这一变化 的磁场将在其中产生涡流 ，
而涡流同时也会产生它 自己的磁场。涡流产生 的 磁场又会在线圈中产生感应电压 ， 测知这种变化就
达到 ６ —１ ｄ ０ ０ Ｂ以上， ０ 采样信号 的幅度较小 ， 理论 与实践表明 ， Ｖ应 当在 数量级 ， △ 而大部 分 的 Ａ Ｄ采样芯片能够正 常使用 的参考 电压在 ｌ Ｖ ～５
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总第 １５期 ５ ２Ｏ ０６年第 ５ 期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｉ ｅ ｔｏ ｉ ａｇｎ ｅ ｎ ｈ ｐ Ｅｌｃｒｎ ｃ Ｆ ￣ｌｅ ｆ ｇ ｉ
Ｖ １２ ｏ ５ ０ ． ６ Ｎ ． １６ ７
海缆 无 源探 测数 据 采集 系统 的设计
大量高速、 精确 的运算 ， 这为实现海底光缆无源探
本系统主要 由 Ｔ Ｓ２Ｖ ５０ 及其外 围电路 ， Ｍ ３０ Ｃ４２
Ａ Ｄ采集和片外存储器组成 ， 由外部提供被采样信
号和开始 采样 中断信号 ， 系统结构框 图如图 ｌ 所
示。
收稿 日期 ：０６年 ３ ３ ２０ 月 １日， 修回 日期 ：０６年 ４ ２ ２０ 月 ９日
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２Ｏ Ｏ６年第 ５ 期
电源模 块
Ｄ ＳＰ
舰 船 电 子 工 程
复 位 电路
时 钟 电 路
其中主程序采用 ｃ语言开发 ， 考虑时间和效率的因 素， 对中断服务程序和后台处理程序采用汇编语言。 在程序中， 对全局变量和关键寄存器进行初始化开 放并响应开始采集中断 Ｉ １ 其次响应 Ｉ＇ Ｎ ， Ｔ Ｎ ２中断 Ｉ
司（ ｎ 的 ２ 位串行模数转换器 Ａ ７ １ Ｉ公司 Ａ） ４ Ｄ ７４和， １
的 ｌ 位定 点 Ｔ Ｓ２Ｖ ５０ 片 。 ６ Ｍ ３０ Ｃ４２芯
邀上北斗去探空，直上青天挥浮云--北斗探空系统研制成功
邀上北斗去探空，直上青天挥浮云--北斗探空系统研制成功贠敏【摘要】北斗卫星导航系统已经应用于气象观测、灾害监测和气象信息的收集和发布，包括大气风向风速、水汽含量、电子密度、海风海浪、雷电观测和预警等，提升了气象观测、预报和灾害预警发布水平，增强了气象领域的防灾减灾能力。
<br> 2013年10月3日，北京长峰微电科技有限公司（以下简称长峰微电）自主项目--北斗探空系统开发成功，提升了高空探测精度，促进了北斗示范应用项目的推进力度。
为此，本刊记者来到北斗探空系统的研制地，专访了中国航天科工集团二院23所北京长峰微电科技有限公司赵宏忠总经理。
【期刊名称】《卫星应用》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P24-27)【作者】贠敏【作者单位】【正文语种】中文北斗卫星导航系统已经应用于气象观测、灾害监测和气象信息的收集和发布，包括大气风向风速、水汽含量、电子密度、海风海浪、雷电观测和预警等,提升了气象观测、预报和灾害预警发布水平，增强了气象领域的防灾减灾能力。
2013年10月3日，北京长峰微电科技有限公司（以下简称长峰微电）自主项目——北斗探空系统开发成功，提升了高空探测精度，促进了北斗示范应用项目的推进力度。
为此，本刊记者来到北斗探空系统的研制地，专访了中国航天科工集团二院23所北京长峰微电科技有限公司赵宏忠总经理。
◎记者：长峰微电的主要研究领域是什么，有哪些与北斗相关的技术和产品？◎赵宏忠：长峰微电成立于1989年，隶属于中国航天科工二院23所。
公司拥有声表面波器件、LC滤波器和EMI滤波器三条国军标生产线和一条电装生产线。
中国80%以上的星用声表面波器件均由长峰微电提供。
长峰微电于2006开始研发GPS探空仪，目前在中国气象局的指导下，已研发成功了北斗探空仪。
◎记者：北斗探空系统是如何立项的？当时的背景是什么？◎赵宏忠：世界各国目前进行高空气象观测的手段主要包括卫星、气象飞机、地面雷达和探空系统等，并相互结合以期获得最准确的气象数据。
一种用于视频监视的系留气球系统
一种用于视频监视的系留气球系统程士军【摘要】为了提高突发公共安全事件的预誊能力,增加有效的低空监视手段,中国电科第38所研制了一套可担任1000m以下低空领域安防监视任务的系留气球系统.介绍了该系留气球监视系统的基本原理、功能和组成,并对系统的关键技术进行了详细论述.通过对比国内外同类产品的性能参数,指出了该产品的技术特点和竞争优势.最后简要介绍了该产品在2010年上海世博会上的应用情况.%For improving warning capability of public safety events and enriching means of low-altitude surveillance, a tethered balloon system which is tasked with 1 000 meters low-altitude safety assurance and surveillance has been developed at 38th Research Institute of CETC. Fundamentals, functions and constitutions of the system were introduced, as well as a detailed illustration of key technologies. As compared with capabilities and characteristic of similar systems both at home and abroad, technical features and advantages are also elucidated. In the end section, a brief of the application of this system for Expo 2010 Shanghai is presented.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)032【总页数】4页(P7991-7994)【关键词】系留气球系统;公共安全;视频监视【作者】程士军【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所,合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】V273随着我国经济发展进程的全面加快，城市公共安全信息系统的基础性、全局性作用日益增强。
案例1：暗物质与反物质 F
案例1: 暗物质与反物质现代物理学上关于暗物质与反物质的研究和相关理论，极大地开阔了人们的眼界，改变着人们对物质的看法，丰富了辩证唯物主义物质观。
镜头一：暗物质宇宙中大约有1 000 亿个星系。
这众多的星系聚集在一起，形成了我们所看见的这个宇宙今天这种复杂的“大尺度结构”。
然而令人大惑不解的是，在这个宇宙中，我们眼睛所看到的物质数量实在太少了。
靠这样少的物质，在宇宙诞生以来的一百几十亿年间根本来不及形成这样的大尺度结构，更来不及诞生一个个的星系。
为了解决这个矛盾，科学家假设宇宙中还存在着大量我们眼睛看不见的“暗物质”。
什么是暗物质几十年前，暗物质（Dark Matter）刚被提出来时仅仅是理论的产物，但是现在，我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。
暗物质的总质量是普通物质的6.3 倍，在宇宙能量密度中占了1/4 ，更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。
暗物质就是科学家所说的眼睛看不见其本来面目的一种物质，简直就像“隐身人”。
然而，这种看不见的物质确实存在。
众所周知，我们之所以能够看见物体，全是靠光。
例如你看见面前的一只苹果，那是因为苹果表面反射的光进入到你的眼睛的缘故。
如果这只苹果是由不反射光的物质所组成，那么你自然就看不到它。
宇宙中还有类似“透明的苹果”这样的物质，不论什么光照射在这种物质上，都不受影响地径直穿过。
宇宙中能被观测到的物质，比如星系（Galaxy）、恒星（Star）、气体（Gas）和行星（Planet）都是由能够发光的正常物质组成的。
望远镜之所以能够观测到天体，是由于接收到了来自天体的电磁波（自身发出，或者反射其他天体的电磁波）。
电磁波因其波长不同而具有不同的名称，除了可见光之外，还有红外线、紫外线、X射线、r射线等。
暗物质和普通的物质非常不同，这是一种不与任何电磁波发生相互作用的物质，是绝对看不见的。
因为暗物质不会发出任何光或热，现代的望远镜无法观测到它，它似乎只能通过引力与其他物质发生相互作用。
暗物质
十年努力终获认可
• 2000年底至2001年初，经过改造后的“ATIC”观测设备 在南极升空观测高能电子。 • 据了解，以往学界普遍认为太阳系附近的高能电子主要来 源于超新星遗迹，并建立了太阳系高能电子流量模型。 • 可他们获得的高能电子的流量远远超出了模型预计的流量。 这意味着高能电子还存在别的“起源”。
• 2006年，钱德拉望远镜，星系碰撞，直接证据
暗物质是否存在
• 以严谨著称的《Nature》经过多轮考察，以介绍论文第 一作者的形式对常进进行了专访，刊登在同期刊物上。该 项研究成果引起科学界广泛关注。 《Science》将以 “Dark Matter Story” 为题重点介绍该成果。 • 此外，英国的《新科学家》（New Scientist），美国 《纽约时报》（New York Times）、美国航空航天局科 学中心《science@nasa》等国外主流媒体都将在11月20 日或稍后对该成果进行报道。
暗物质研究现状与展望
• 2009 年, CDMSII实验组宣布,发现了两个疑似暗物质与核 子碰撞的事例,碰撞反冲能在10keV 左右,对应的暗物质的 质量有可能在小于100GeV 的区间内。这些结果引起了广 泛的关注。但目前还不能确定观测到的事例是否由统计误 差引起的。同样位于明尼苏达的CoGent实验组也宣称观 察到了轻的暗物质粒子的可能迹象。 • 总之, 目前国际上探测暗物质的实验研究正处在蓬勃发展 中,未来的10 年将是暗物质探测的黄金时代。
暗物质粒子的候选者
• 另一个候选者是轴子（axion），一种非常轻的中性粒子 （其质量在1μeV的数量级上），它在大统一理论中起了 重要的作用。轴子间通过极微小的力相互作用，由此它无 法处于热平衡状态，因此不能很好的解释它在宇宙中的丰 度。在宇宙中，轴子处于低温玻色子凝聚状态，现在已经 建造了轴子探测器，探测工作也正在进行。
中国空间站的高能宇宙辐射探测设施
中国空间站的高能宇宙辐射探测设施张双南;徐明;董永伟;常进【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】10页(P7-16)【作者】张双南;徐明;董永伟;常进【作者单位】中国科学院高能物理研究所;中国科学院高能物理研究所;中国科学院高能物理研究所;中国科学院紫金山天文台【正文语种】中文大量的天文观测证据表明，暗物质不但存在，而且主导宇宙的物质分布。
但是目前人类对于暗物质粒子的性质还几乎一无所知，关键就在于还没有探测到暗物质粒子，这是人类对宇宙认识的重大缺憾之一。
现代物理学理论的有些模型预言了种类繁多的候选暗物质粒子，但是无法明确说明哪种粒子就是暗物质粒子，所以最终探测到并且测量暗物质粒子的性质将能够对于基础物理学理论的发展起到巨大的推动作用。
根据不同的理论模型所预测的暗物质粒子的性质，对于这些候选暗物质粒子有不同的探测和搜寻手段。
最近几年的地下、地面和空间暗物质探测对暗物质粒子的性质给出了一些约束、甚至有一些探测到的迹象，但是暗物质粒子存在的可靠证据仍然十分缺乏，使得暗物质粒子的探测成为国际科学前沿竞争最为激烈的研究领域。
国际上不断有各种各样新的暗物质粒子探测或者搜寻的实验投入运行或者部署中，尤其是“国际空间站”已经成为国际上最重要的通过探测高能宇宙辐射探测和搜寻暗物质的国际实验室，而且其规模正在迅速地大幅度扩展。
中国科学家利用后发优势，制定了中国的空间暗物质搜寻路线图，规划了两个实验，一个是正在建造的“暗物质粒子探测卫星”（DAMPE），另外一个就是将在中国空间站部署的高能宇宙辐射探测设施（HERD），这两个实验的先后实施将使中国在这个领域保持领先并且做出重大科学发现，这是中国科学界的一个重大机遇。
毫无疑问，HERD实验将成为中国空间站的标志性实验。
1 任务背景暗物质存在的天文观测证据在过去几十年对宇宙成分精细观测的基础上，人们认识到，普通物质仅占整个宇宙能量密度4%，而暗物质则占据了23%，剩余的73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。
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的 存 在 。Ｔｈ ｐ ａ Ｍａ ｎ ｔ ｐ ｃｒ ｍｅｅ ｅ Ａｌｈ ｇ ｅｉ Ｓ ｅ ｔ ｃ ｏ ｔｒ Ｅｘ ｅｉ ｎ （ ＭＳ 实 验 是 由著 名 物理 学 家 丁 ｐｒ ｍｅ ｔ Ａ ） 肇 中先生主 持 的 ， 国 、 罗 斯 、 国 、 士 、 美 俄 中 瑞 意 大利 等多 国参加 的 国际合 作项 目。该项 目是 在 宇 宙 飞船或 空 间站 上进 行 暗 物质 的探 测试 验 。 １９ ９ ８年 ６月 ， ＡＭＳ １由美 国 ” 现者 ” 一０ 发 号航
为电压信号， 模拟电压信号经 Ａ 电路转化 为 Ｄ 数字信号 ， 隔离后进人 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ存储 。 同时为了保证 Ａ 电路和芯片 Ｖ 一 ２ ７ Ｄ Ａ ３／５ 工 作 的正 常 ， 计 了相 应 的检 测 电路 。 设
该 测试 系统 的控 制对 象是 ＨＰ Ｅ—ＶＡ ２ ３ ｒａ ｏ ｔ ， 板 的 主 要 功 能 是 接 收控 制 信 号 ， ｅｄ ｕ 板 该
的整体结构
Ｐ Ｂ Ｅ Ｓ系统 的结 构 如 图 １ 示 。 中 ， 所 其 探测
器 部 分 采 用 了 与 ＡＭＳ相 同 的设 计 ， 探 测器 与 相 连 的多路 选择 开关 和前 置放 大 器选用 的是芯 片 ＶＡ ３ ／５ 一 ２７ 。 ３／ ５是集 成 了前 置放 大 ２７
收稿 日期 ：０ ８ ５３ ２０ － —０ ０
２ １ 数 据 采集 板 ．
数据 采 集板 功 能结 构 如 图 ３所 示 。
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通 道 数 据 的 时序 图 ， 以此 说 明该 系 统 的控 制 时
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２ 数 据 采 集 的 功 能 结 构
数据 采 集 的功 能 结 构 如 图 ２所 示 ， 中 可 其 以分三个 部 分 ： 数据 采 集板 、 ＱＵＳ Ｂ模 块 、Ｃ端 Ｐ
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图 ２ 数据采集 系统的功能结 构
每个 ＶＡ＿ ２７ ３ ／ ５芯 片 连 接 ３ ２路前 端 探 测 器 ， 一路 探 测 器 经 选 通 后 输 出 相应 的 电 流信 每 号， 经过 电流 ／ 电压 转 换 电路 ， 流 信 号 被 转 换 电
图 ３ 数据采集 板功能结构
ห้องสมุดไป่ตู้
作者简介 ： 亮 （ ９ ２） 男 ， 津市 宁河 县人 ， 李 １８ 一 ， 天 清华
大学工程物理系博士研究生 ， 核电子学专业。
１２ ８
器 的 ３ 低 噪声 、 功 耗 、 ２路 低 电流输 出 的高灵 敏
度芯 片。下 面 介 绍 的 数 据 采 集 结 果 是通 过
Ｕ Ｂ传输 到 Ｐ Ｓ Ｃ机并保存。
李 亮， 龚光 华
（ 清华大学工程 物理系 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０４
摘要： 德国亚琛工业大学 （ ｗＴＨ—Ａ ｃｅ ） Ｒ ａｈ ｎ 作为 ＡＭＳ ｌ和 Ａ －０ 一０ ＭＳ ２的参与者计划在 Ａ ＭＳ实 验无法继续的基础上 ， 利用高空探测气球进行暗物质 的探 测 。该项 目就是为 了研究 暗物质而 开展的试
将探测器的输 出信号按顺序 以电压信号输出到
数据采集测试板上。数据采集测试板将模拟信 号转化为数字信号后存储在 Ｆ Ｇ 中， ＰＡ 并传输 到Ｐ Ｃ端 。 系统控制时序采用信号符合控制方法。控 制信 号 的数 量 对 于 每块 ＲＥ ） ＯＵＴ板 只有 四 个控制信号 ， 需要对这 四个信号进行组合使用 以达 到 多种 控 制功 能 的需要 。图 ４是读 取所 有
验， 论文介 绍 Ｐ ｓ ｒｎＥｅｔ ｎＢ ｌ ｏ ｐｃｒｍｅｅ（ Ｅ Ｓ 的数据采集部分 ， 端探测器部分 可以查阅 ｏ ｉｏ ｌｃｒ ａｌ ｎＳ ｅｔ ｔ ｏ ｏ ｏ ｔ ＰＢ） ｒ 前
的相关网页 。
关键词 ： Ｅ ｓ Ｑｕ ｋ Ｂ ＱＵ Ｂ ； Ｐ Ｂ ｉ ＵＳ （ Ｓ ）暗物质 ； Ｐ Ａ； Ｉ ｃ Ｆ Ｇ ＡＰ 函数
目 前为止还是停 滞不前 。所 以， Ｅ Ｓ项 目就 ＰＢ 开始孕育而生 了， 目的就是 为了继续对暗物质 的研究 。
作者 所 在实验 室 和洛 桑大 学 的国际合作 项 目中 ， 担 了项 目 ＤＡＱ 测 试 系统 部 分 ， 顺利 承 并
图１ ＰＢ Ｅ Ｓ整 体 结 构
１
第３卷 Ｏ
２１ 年 ００
第２ 期
２月
核 电子学 与探测 技术
Ｎｕ ｌ ｒＥｅｔｏ ｉ ｃｅ ｌ ｒｎｃ ａ ｃ ｓ＆ Ｄ ｔｃｉｎＴｅｈ ｏｏ ｙ ｅｅｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖ０ ０ Ｎｏ ２ Ｌ３ ． Ｆｅ ． ２ １ ｂ ０ ０
高空气 球 探 测 暗 物质试 验 的数 据 采 集 测 试 系统
中图分类号 ： ＴＰ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５－９ ４ ２ １ ） １０ ８ －４ ２８０ ３ （０ ０ ０ －１ ２ ０
为 了验 证 宇 宙 大爆 炸及 粒 子 物 理 的相关 理论 ， 以及高 能物理 相 关 的未知 事物 的探索 ， 在 太 空 中展 开 了各项 实 验来探 测 暗物质和 反物质
完成 。
天 飞机带 人太 空飞 行 １ ０天 ， 对宇 宙 中是 否存在 反 物质作 初步 探测 。然 而 ， 仅 １ 的探测远 仅 Ｏ天
远 不够 ， 了获 取更 多 、 有效 的数 据 ， 们 需 为 更 人 要更 大范 围 、 长时 间 的搜寻 。因此 ， 更 丁肇 中先
生联 合更 多 国家 的研 究 机 构 投入 到 Ａ 一０ ＭＳ ２ 的研制 和开 发 ， 由于 各 种原 因使 得该 项 目到 但