核电子学中的仪器标准

机械和电气标准：核电子学信号处理设备的插件化、标准化，核电子学仪器在机箱、插件的机械结构、电源标准和信号电平等方面做出了规定。 总线标准：现代计算机技术在核电子学系统的应用，实现数据采集和处理系统的标准化，在信息传输方式、信号传送的硬件和软件方面定了标准。 此处只涉及核科学和技术领域的总线技术

核电子学中的仪器和总线标准 最早发展起来的核电子学标准，模拟仪器 NIM(-GPIB)标准： CAMAC标准 FASTBUS 标准 VME-VXI标准 PCI-PXI标准 USB标准 核电子学领域的专业总线，没能在其他领域得到推广 工业界的通用总线，近年来广泛应用于核电子学领域

NIM标准 Nuclear Instrument Module

NIM机箱和插件结构 机箱和插件的尺寸标准化 电源的标准化 机箱：19英寸宽，7英寸高，可以容纳十二个单倍宽的NIM插件。

NIM信号标准 正逻辑标准：为电压信号，用在中低速逻辑电路（dc到1MHz）。 电平标准 输出（必须送出） 输入（必须反应） 输出（必须送出） 输入（必须反应） ‘1’ +4~ +12 V +3~ +12 V ‘0’ +1~ -2 V +1.5~ -2V 上升时间 10ns~ 100ns 宽度 0.1~1s 输入阻抗1k 输出阻抗 10 或50 Output Input (must deliver) (must respond to) Logic 1 +2.4 to +5 V +2 to +5 V Logic 0 0 to +0.4 V 0 to +0.8 V TTL Logic Signals

NIM信号标准 快（负）逻辑标准：为电流信号，流入阻抗为50的负载，用于高速逻辑电路中。 电流标准 输出（必须送出） 输入（必须反应） 输出（必须送出） 输入（必须反应） ‘1’ -14~ -18 mA -12~ -36 mA ‘0’ -1~ +1mA -4~ +4 mA 上升时间 2ns~ 10ns，宽度不重要，前沿触发（在ORTEC插件中信号的典型上升时间为2ns）。 输入阻抗、输出阻抗 50 **由于信号的快上升时间，在负的快逻辑信号处理中必须考虑电缆匹配的问题。 Output (must deliver) Input (must respond to) High state –0.81 to –0.98 V(-0.9V) –0.81 to –1.13 V Low state –1.63 to –1.95 V(-1.8V) –1.48 to –1.95 V ECL Logic Signals

NIM信号标准 慢线性信号标准： 幅度：0~1V 或0~10V； 上升时间：50ns； 宽度：0.5~100s； 输入阻抗、输出阻抗无统一标准，现有插件（ORTEC）中一般为输入阻抗1k，输出阻抗一般有两种：前面板为<1，后面板93 快线性信号标准： 幅度：0~ -1V，0~ -5V或 0~ -10V； 上升时间：<50ns； 宽度：<1s； 输入阻抗50，输出阻抗很大或<1。

NIM＋GPIB标准 为了适应计算机技术的发展，1983年美国 NIM委员会公布了“ NIM+数字数据总线标准 ” 即NIM＋GPIB标准。 是NIM仪器的数字化改良，依据这个新标准所生产的插件又叫CCNIM " Computer Controlled NIM"。计算机通过GPIB总线来控制插件的工作，实现自动化测量和控制。

NIM标准小结 最早的核电子学标准 模拟设备标准，数字改良标准NIM+GPIB。但这种CCNIM设备比较少。 机械标准：机箱和插件 电气标准：电源和信号 模拟设备标准，数字改良标准NIM+GPIB。但这种CCNIM设备比较少。

随着计算机技术的发展和其在核电子学中的应用，为了实现数据采集和处理系统的标准化，当代的核电子学仪器除了在机箱、插件的机械结构、电源标准和信号电平等方面做出了规定之外，还在信息传输方式、信号传送的硬件和软件方面定了标准。这就是总线标准。

CAMAC标准 Computer Automated Measurement And Control 核电子学仪器中的第一代总线标准 规定了机箱和插件的机械尺寸，供电方式和供电标准外，还在信息传输方式、信号传递的硬件和软件方面也规定了标准。 机械标准、电气标准、总线标准

数据路：86芯的印制板插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线。 CAMAC 机箱 数据路：86芯的印制板插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线。

CAMAC系统的组成 由机箱(Crate)和插件(Plug-in Module)组成，插件又分为一般功能组件(Module)和机箱控制器(Crate Controller)。 一般功能插件实现一个独立的功能，用若干个插件可以组合成一个较复杂的系统。 机箱控制器用来控制机箱内各插件的动作并提供CAMAC数据路与外部计算机之间的通讯接口功能。

CAMAC系统的组成框图举例

FASTBUS 总线标准向高速度、高度灵活方面发展，因此核电子学仪器又发展了新一代总线-快总线（FASTBUS），数据的速度比CAMAC大约快一个量级。“快总线”插件，电路采用ECL组件，功耗较大，机箱散热成了专门问题。

核科技领域专用总线的退出 CAMAC总线和FASTBUS总线没有在其它领域得到推广，市场很小，因而不仅成本很高，而且兼容性、开放性、可靠性和可维护性等方面都存在问题。当今，在核科学和技术领域多采用工业界的通用总线。

工业通用总线在核科技领域的使用 VME计算机总线和在其基础上发展的VMEBus模块化仪器总线 PCI计算机外围设备总线和在其基础上发展的PXI模块化仪器总线 USB计算机串行总线

VME总线 面向高性能微处理机M68XXX开发的系统总线，起源于美国MOTOROLA公司。 VME（VersaModule Eurocard）总线是一种通用的计算机总线，经过多年的改造升级，基于VME系统的产品遍及了工业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域，在核电子和高能物理实验领域也已经广泛应用。 1987年推出的VXIbus系统是一种用于模块化仪器的总线系统。VXIbus系统具有模块式结构、高速数传、系统组建及使用灵活方便、易于充分发挥计算机效能和标准化程度高等诸多优点，得到迅速发展和推广。 最大特点：改变了CAMAC和FASTBUS通过控制器对总线进行控制的方式，每个插件都可以对总线进行控制，解决了大量数据输入输出的问题。

96芯的插针式插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线 VME 机箱 96芯的插针式插座，提供了插件之间的联系，包括电源线、数据线、控制线和状态线 插件化

VME 系统 模拟设备NIM系统 VME数据获取系统 专用VME控制单板机

PCI总线和USB总线 PCI总线： USB串行总线： 1993年， Intel公司，外围设备互连总线 （Peripheral Component Interconnect-PCI） 1997年美国NI公司，PXI模块化仪器总线 USB串行总线： 1995年， 美国多家公司，高性能串行数据总线（Universal Serial Bus-USB） 计算机和仪器设备等均配备了USB端口

核电子学中的仪器标准总结 重点： 核电子学仪器标准在哪些方面提出了规范要求？ 机械标准、电气标准和总线标准 几种典型的标准 最早发展起来的核电子学标准，模拟仪器 NIM(-GPIB)标准： CAMAC标准 FASTBUS 标准 VME-VXI标准 PCI-PXI标准 USB标准 核电子学领域的专业总线，没能在其他领域得到推广 工业界的通用总线，近年来广泛应用于核电子学领域 重点： 核电子学仪器标准在哪些方面提出了规范要求？ 机械标准、电气标准和总线标准 几种典型的标准

仪器的发展 模拟仪器 模数转换出现，数字显示仪器

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虚拟仪器的发展取决于三个重要因素。①计算机是载体,②软件是核心③高质量的A/D采集卡及放大器是关键。

网络化仪器

实验课 NaI（Tl）慢计数系统 半导体能谱仪系统 符合测量系统