Лабораторный практикум по спектроскопии с использованием средств LabVIEW

На сегодняшний день спектроскопия представляет собой одну из наиболее интенсивно развивающихся областей физики. Применяются все более совершенные системы и методы регистрации спектра излучения, изобретаются новые приборы и устройства, способные с высокой точностью проводить измерения. Вводятся методы автоматического управления сбором данных.

Развитие систем научных исследований основано на представлении о модульной и открытой архитектуре системы контроля и управления информационными потоками.

Магистрально- модульная архитектура с графическим интерфейсом обуславливает такие важные практические свойства как многозадачность и распределённость, многопользовательский режим - возможность одновременной работы нескольких операторов, масштабируемость, конфигурируемость и наращиваемость.

Открытая архитектура подразумевает множество аспектов, важнейшие из которых- доступность расширения функциональных возможностей системы пользователем и возможность обмена информацией с другими системами.

В рамках настоящей работы решаются задачи разработки автоматизированной системы обработки и сбора спектроскопических данных на основе крейта КАМАК средствами LabVIEW.

Система графического проектирования и управления экспериментом LabVIEW позволяет с наименьшими затратами создавать высокоточные автоматизированные виртуальные приборы и устройства, управление которыми становится простой и приятной задачей.

Для сопряжения экспериментальной аппаратуры с компьютером используются приборные интерфейсы, основанные на магистрально-модульном принципе построения связей. Среди подобных приборных интерфейсов наиболее известна система КАМАК. С целью упростить взаимодействие с модулями КАМАК был написан приборный драйвер, использующий стандартный протокол обмена информацией. Драйвер реализован в виде виртуальных инструментов собранных в библиотеку.

Для решения поставленной задачи была разработана общая схема подключения функциональных модулей КАМАК с устройствами и приборами, используемыми в лабораторном практикуме. Интерфейс виртуального прибора (VI) может повторять вид реального прибора , и управление программой сводится к "повороту ручек" и "нажатию кнопок". Результат работы сразу же отображается на экране компьютера и может быть сохранён и обработан.

В настоящее время разработано несколько программно - аппаратных комплексов спектрометрического оборудования, которые используются для проведения лабораторных работ по курсам ядерной физики и оптической диагностики плазмы. Использование реальной аппаратуры - прекрасная возможность для студентов углубить теоретические знания, ближе познакомиться с технической реализацией физических принципов, приобщиться к новейшим разработкам в области автоматизации исследований в прикладной физической электроники.

В ходе работы, также был организован удаленный доступ к лабораторному оборудованию с помощью интегрированной среды LabVIEW на основе протокола обмена информацией TCP/IP. Доступ осуществляется с помощью системы VI Сервер-Клиент управляющих лабораторным оборудованием (спектрометрический стенд). Благодаря технологии поддержки многопоточности удалось избежать конфликтов между пользовательским интерфейсом и процессом сбора данных. Клиентское программное обеспечение существует как в виде VI, так и в виде Java- аппетов.