| 题名 | 超导纳米线单光子探测器监控系统研究与实现 |
| 作者 | 王恩强 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 张晓英 ; 冯雷 |
| 关键词 | 超导纳米线单光子探测器 实时监控 ARMA模型 故障预警 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 作为一种高灵敏度的新式单光子探测器,超导纳米线单光子探测器(Superconducting Nanowire Single-photon Detector,SNSPD)在近红外波段的探测性能明显优于其他类型的单光子探测器。因此,对于SNSPD的基础理论研究与实际应用研发成为了单光子探测技术领域的研究热点。目前,全世界拥有SNSPD独立研发能力的科研团队不到10个,并且专注于SNSPD芯片的研制与改良,虽然取得了巨大进展,但仍存在很多关键性的问题亟待解决。例如,科研人员在SNSPD使用过程中经常会因设备手动操作流程复杂以及相关知识匮乏引发大量误操作,降低了SNSPD的工作效率。为了减少SNSPD使用过程中因操作流程复杂引发的误操作,本文研究并开发了一种操作简单、自动化程度高、实时信息显示全面、故障预警及时的超导纳米线单光子探测器监控系统,主要研究工作如下:1)SNSPD监控系统硬件平台搭建。首先,对SNSPD手动操作系统的结构、工作原理以及操作流程进行了简单介绍,并分析了手动操作系统存在的不足;其次,对SNSPD监控系统进行了详尽的需求分析,并对监控系统中的关键性设备进行合理选型;最后,设计了监控系统的供电方案与通讯方案,搭建了监控系统的硬件平台。2)SNSPD监控系统软件设计与实现。首先,根据需求分析,对监控系统软件需要实现的功能进行归纳总结,并对软件进行模块划分,以图形化的方式生动地阐述了软件各个模块之间的交互过程,以及软件与硬件之间的接口关系;其次,以系统中的设备为硬件依托、Visual Studio 2012为开发环境、C#为主要开发语言、SQL Sever 2012为本地数据库进行软件的具体开发与实现,最终研发出一套集设备控制功能、数据实时显示功能、故障预警功能于一身的SNSPD监控系统。其中,故障预警功能是基于时间序列自回归移动平均(Auto-Regressive and Moving Average,ARMA)数据预测模型实现的。3)SNSPD监控系统测试。为了更好地检测SNSPD监控系统的性能,对系统进行了功能性测试与非功能性测试,并对测试过程与测试结果进行了详细阐述。其中,功能性测试包括系统各个模块功能的运行测试;非功能性测试包括系统稳定性与可靠性测试、系统响应时间测试及系统安全性测试。本文研究并开发的超导纳米线单光子探测器监控系统通过了实验室严格测试,并已在南京大学超导电子学研究所、中电集团第34研究所以及中科院云南天文台等科研单位进行了实际应用,运行效果良好,满足了设计要求,大大提升了超导纳米线单光子探测器的工作效率。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 96 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93026]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王恩强. 超导纳米线单光子探测器监控系统研究与实现[D]. 2017. |
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