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CERN大型強子對撞機的機器保護系統(tǒng)中使用了超過140塊Spectrum的數(shù)據(jù)采集卡�？ㄆ挥脕頇z查粒子束是否被精確地偏轉。當兩個高能粒子束在27公里的LHC加速器環(huán)中以相反的方向接近光速行進時，然后，他們運行數(shù)小時后在環(huán)附近的四個位置碰撞。這些粒子非常小，以至于使它們發(fā)生碰撞的任務類似于以相距10公里用兩根針去碰撞。
兩個光束的能量非常高，在失去光束控制的情況下，LHC機器可能遭受嚴重損壞。為了在緊急情況下或在碰撞運行結束時安全地處置，LHC電子束傾倒系統(tǒng)（LBDS）必須在一次旋轉內從LHC中提取，并將其運輸?shù)轿挥?00m外的吸收體內。在每次束流收集器，后操作檢查系統(tǒng)將確保LBDS內的所有的因素都正確執(zhí)行，并且光束需完整的提取出來。
一個關鍵的部分是檢查快速脈沖磁鐵，稱為沖擊磁鐵，準確地使粒子束從LHC環(huán)中精確的偏離。數(shù)據(jù)采集卡用于捕獲當前脈沖波形，以檢查它們是否具有正確的形狀并與光束完全同步。LBDS引出磁鐵電流脈沖本身大約為20 kA，其上升時間小于3μs，同步誤差小于20納秒。僅在LBDS中，對于每一個波束收集器，使用數(shù)據(jù)采集卡獲取將近500個模擬信號，并且使用數(shù)字I/O卡捕獲超過150個同步信號。
“我們已經(jīng)開發(fā)了自己的波形采集和分析框架，稱為IPOC（Internal Post Operation Check），”CERN加速器束傳輸組的軟件團隊負責人NicolasMagnin解釋道。“這是用C++編寫的，它包括一個基于Linux的硬件抽象層，使我們能夠與多種類型的數(shù)字化卡連接。我們使用各種來自Spectrum的數(shù)字化卡來用于所有CERN加速器的激磁磁鐵控制，它們在帶寬和動態(tài)范圍方面具有不同的要求。這種不同的卡使我們能夠覆蓋從10 MS/s到500 MS/s的帶寬范圍，以及根據(jù)不同應用從8到16位的分辨率。
對于這些跳躍脈沖事件的測量，需要非常高的精度水平。例如，最苛刻的系統(tǒng)，脈沖與脈沖間的誤差延遲需要低于10納秒，以及在動態(tài)范圍為16的范圍內低于0.5%的幅度。為了實現(xiàn)這一點，采集的精度必須更大一個數(shù)量級，因此，例如，具有2 ns的時間分辨率和大于10的有效位數(shù)（ENOB）的M4i.4451-x8數(shù)據(jù)采集卡。當激勵器電流信號動態(tài)不固定時，使用數(shù)字轉換器的各種輸入范圍來優(yōu)化采集波形的信噪比。幾乎所有波形都保存在日志的數(shù)據(jù)庫中，用于以后的離線分析。此外，所有波形分析結果（例如，延遲、長度、上升時間、下降時間、平頂振幅等）被存儲在日志數(shù)據(jù)庫中，以提取隨時間變化的趨勢，以檢查系統(tǒng)穩(wěn)定性、溫度依賴性等。
“我們選擇了Spectrum的產(chǎn)品，因為它們以非常有競爭力的性價比，”Nicolas Magnin補充道。“它們很容易用用戶友好的軟件工具設置，并且驅動很容易在Linux操作環(huán)境下編譯和部署。文檔和編碼示例都非常清晰，這使得用起來非常容易。在過去的八年里，我們已經(jīng)購買了一些Spectrum采集卡，其中只有兩個出現(xiàn)問題，Spectrum的維修和返回非�？�。同樣，他們的支持非常迅速，在發(fā)展階段我們的問題得到了答案。
“我們還利用Spectrum的任意波形發(fā)生器（AWG）卡來模擬沖擊電流波形和Spectrum數(shù)字模式發(fā)生器卡，以發(fā)送定時和控制信號，以幫助開發(fā)和驗證我們測試臺上的監(jiān)視和保護系統(tǒng)。我們有時也會在Windows上使用LabVIEW作為測試平臺，因為Spectrum Instrumentation硬件與此環(huán)境直接兼容。“
目前，在PCER/PCIE和最近的PXEI平臺上，在CERR系統(tǒng)上使用了超過140種Spectrum的卡。
“CERN使用我們的數(shù)據(jù)采集卡是我們客戶的典型例子，”Spectrum的首席執(zhí)行官Gisela Hassler說。“主要研究機構、大學和跨國研發(fā)部門選擇我們的產(chǎn)品，因為它們的質量。他們的項目經(jīng)常運行很多年，所以他們希望能夠長期依賴的設備。我們有許多產(chǎn)品仍在使用，超過十年。這也是為什么我們提供五年質保，為客戶設計和運行實驗提供了多年的安心。
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