CN111308942A - 一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统及方法，包括：主机箱，该主机箱为工作站机箱；多个子机箱，子机箱为PXIe机箱；网络交换机；系统同步模块；汇总处理模块，插在所述主机箱的PCIe插槽；零槽控制模块，插在所述子机箱的零槽，实现单个子机箱的控制；数据采集模块插在子机箱的混合外设插槽；传输同步模块，插在子机箱的定时插槽；主机箱与子机箱间通过网络交换机进行控制命令及状态信息传输，通过系统同步模块实现起始同步触发，通过汇总处理模块和传输同步模块实现采集数据传输；主机箱与外部的反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构通过汇总处理模块实现反馈控制，子机箱与外部的反场箍缩核聚变装置的传感器通过数据采集模块实现实时数据采集。

Description

一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系 统及方法

技术领域

本发明属于核聚变控制技术领域，具体涉及一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统及方法。

背景技术

核聚变能的使用是解决人类能源问题的最佳途径。反场箍缩核聚变装置是有别于托卡马克、仿星器位形的另一类环形磁约束核聚变装置，是先进磁约束聚变位形探索研究的重要平台。目前世界上顶尖的反场箍缩核聚变装置集中在美国、日本及西方发达国家，如美国的MST、意大利的RFX、瑞典的Extrap-T2R、日本的Relax。中国在成功建立并运行反场箍缩磁约束核聚变装置KTX(Keda Torus eXperiment)的基础上，利用采集该装置环形真空室内安装的上千道传感器信号，经过近百米电缆线传输进入机房存储，存储的数据用来进行各项研究。

反场箍缩位形中电阻壁模及撕裂模带来的磁流体即等离子体的不稳定性，严重限制了反场箍缩核聚变装置的聚变能持续约束时间，导致核聚变的提前终止。国外先进的反场箍缩核聚变装置，如RFX、Extrap-T2R针对此问题添加了主动控制，将聚变能持续约束时间相比于未加主动控制延长了4-5倍。之前，在我国的反场箍缩核聚变装置中，并没有实施主动控制，主要的磁流体不稳定性的控制由反场箍缩核聚变装置环形真空室外围的厚铜壳产生的被动稳定效果来实现。这样单一的被动稳定对提高反场箍缩核聚变装置的磁约束性能、延长聚变能约束时间的作用极其有限，仅能提升约0.5倍未加控制的聚变能持续约束时间，因此必须进行主动控制的研究。通过在反场箍缩核聚变装置环形真空室外围添加主动控制线圈，在线圈上施加主动控制电源，改变环形真空室内部的磁场强度来约束磁流体的运动。由于环形真空室内部的磁场强度一直在变化，利用现有的传感器实时采集反场箍缩核聚变装置环形真空室内的磁场强度，经实时运算后改变主动控制线圈上施加的主动控制电源的大小，形成闭环控制。而现有的采集存储装置并未考虑微秒级实时性处理需求，繁杂冗长的电缆传输限制了数据传输速率，并伴有信号衰减及电磁干扰，同时，当前并无实时运算处理模块，无法满足实时可控核聚变实验的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对已有反场箍缩核聚变装置数据采集结构固化、传输延迟大、反馈控制不及时、不方便升级拓展的问题,采用全新结构,改进原有的采集传输处理的问题，提供一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统及方法，提高控制精度,提高实时性,满足反场箍缩核聚变装置核聚变过程可控的需求，延长聚变能持续约束时间，至少较未加主动控制时延长5倍聚变能持续约束时间。本发明在聚变能应用和控制领域，具有广阔的应用前景。

本发明技术解决方案：一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，包括：

主机箱，即是主控制器，所述主机箱为工作站机箱；所述主机箱位于反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构旁，实现多个子机箱的控制及汇总数据的处理功能；

多个子机箱，即是子控制器，位于反场箍缩核聚变装置旁，通过与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集传输；所述子机箱为PXIe机箱，与所述主机箱为一级级联，有一个零槽即系统插槽、一个定时插槽及若干个混合外设插槽；

网络交换机，设置于所述主机箱与各个所述子机箱之间，用于将所述主机箱的控制命令通过以太网接口发送至各个子机箱以及接收各个子机箱的状态监测信号通过以太网络接口反馈给所述主机箱；

系统同步模块，设置于所述反场箍缩核聚变装置与所述主机箱及各个所述子机箱之间，获取外部的反场箍缩核聚变装置发出的同步触发信号，并将同步触发信号扇出至所述主机箱的汇总处理模块和各个所述子机箱的传输同步模块的同步信号输入接口，实现所述主机箱和各个所述子机箱的起始同步触发；

汇总处理模块，插在所述主机箱的PCIe插槽，实现子机箱数据汇总及运算处理，并将运算结果反馈给外部的反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构；

零槽控制模块，插在所述子机箱的零槽即系统插槽，实现单个子机箱的控制；零槽控制模块接收主机箱发送的控制命令并通过子机箱背板总线中的PCIe链路发送控制命令给数据采集模块以及传输同步模块并监测状态是否正常，并将状态监测结果实时反馈给主机箱；

数据采集模块，插在所述子机箱的混合外设插槽；数据采集模块与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集并通过差分数据传输接口发送到传输同步模块；

传输同步模块，插在所述子机箱的定时插槽；传输同步模块接收系统同步模块扇出的同步触发信号，并进一步通过子机箱背板总线中的星型触发线扇出至子机箱的所有数据采集模块，实现对所有数据采集模块的起始同步触发；通过子机箱上行数据接口将汇总的本机箱所有采集数据发送到汇总处理模块；

主机箱与子机箱间使用TCP/IP协议，通过以太网接口、经网络交换机进行控制命令及状态信息传输；通过系统同步模块实现起始同步触发；通过汇总处理模块和传输同步模块实现采集数据传输；

主机箱与外部的反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构通过汇总处理模块实现反馈控制，子机箱与外部的反场箍缩核聚变装置的传感器通过数据采集模块实现实时数据采集。

所述汇总处理模块包括同步信号输入接口、子机箱上行数据接口、现场可编程门阵列FPGA和运算结果输出接口；同步信号输入接口，接收系统同步模块扇出的同步触发信号；子机箱上行数据接口，接收子机箱中传输同步模块发送的采集数据；现场可编程门阵列FPGA，实现空间快速傅里叶变换，筛选主动控制参数分量运算，运算结果满足主动控制执行机构的数据格式；运算结果输出接口，用于将汇总处理模块的运算结果发送给主动控制的执行机构。

所述主机箱，实现所有子机箱的控制，包括子机箱的启动与状态监测；所述零槽控制模块实现单个子机箱的控制，包括数据采集模块以及传输同步模块的启动与状态监测；采用TCP/IP协议，使用主机箱的以太网接口和子机箱的零槽控制模块的以太网接口，通过网络交换机进行控制命令与状态信息传输。

所述数据采集模块包括传感器信号接口、模数转换器ADC、现场可编程门阵列FPGA、差分数据传输接口和PXIe背板接口；传感器信号接口，实现反场箍缩核聚变装置主动控制用到的传感器信号的引入；模数转换器ADC，将采集到的模拟信号转换成数字信号；现场可编程门阵列FPGA，实现积分、去零漂、快速傅里叶变换、并行-串行转换，将数据转换成差分形式；差分数据传输接口，将数据采集模块处理后的差分形式数据发送给传输同步模块；PXIe背板接口，连接子机箱背板总线，接收零槽控制模块的控制命令并反馈状态，接收传输同步模块扇出的同步触发信号。

所述传输同步模块包括同步信号输入接口、差分数据传输接口、现场可编程门阵列FPGA、子机箱上行数据接口和PXIe背板接口；同步信号输入接口，接收系统同步模块扇出的同步触发信号；差分数据传输接口，接收所在子机箱所有数据采集模块发送的数据；现场可编程门阵列FPGA，将所有数据采集模块发送的数据汇集成一路数据输出；子机箱上行数据接口，将汇集后的数据发送给主机箱的汇总处理模块；PXIe背板接口，连接子机箱背板总线，接收零槽控制模块的控制命令并反馈状态，并将收到的系统同步模块发送的同步触发信号扇出到子机箱的所有数据采集模块，实现起始同步触发。

所述数据采集模块、传输同步模块、汇总处理模块都有独立的、不低于50兆赫兹的时钟源。

所述子机箱的数据采集模块的传感器信号接口、差分数据传输接口，传输同步模块的同步信号输入接口、差分数据传输接口、子机箱数据上行接口均设置于子机箱的前面板。

本发明一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理方法，实现如下：

(1)主机箱发出启动信号，通过以太网接口，经网络交换机将启动信号扇出至各个子机箱的零槽控制模块，并进一步通过各个子机箱的背板总线中的PCIe链路将启动信号扇出至子机箱的各个数据采集模块及传输同步模块，实现对子机箱的所有模块启动的控制；

(2)子机箱的零槽控制模块将监测到的子机箱的所有模块的状态正常与否的信息通过以太网接口，经网络交换机反馈给主机箱；

(3)系统同步模块将外部的反场箍缩核聚变装置输出的同步触发信号扇出至主机箱的汇总处理模块以及各个子机箱的传输同步模块，子机箱的传输同步模块通过各个子机箱的背板总线中的星型触发线将同步触发信号扇出至子机箱的各个数据采集模块，实现反场箍缩核聚变装置与汇总处理模块、传输同步模块、数据采集模块的起始同步触发；

(4)各个子机箱中的数据采集模块从外部的传感器周期性实时获取数据信息，通过差分数据传输接口传输汇集到各个子机箱的传输同步模块，各个子机箱的传输同步模块通过子机箱上行数据接口，将该子机箱汇集的数据传输汇聚到主机箱的汇总处理模块，主机箱的汇总处理模块进行空间快速傅里叶变换，筛选出主动控制参数分量，得到运算结果；

(5)运算结果从主机箱的汇总处理模块经运算结果输出接口周期性反馈给外部的反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构，实现反场箍缩核聚变装置的主动控制。

本发明与现有技术相比的具有以下有益效果：

(1)将信号获取装置前移，减少了模拟信号线的长度，避免了因在电缆上传输较长距离带来的传输延时及信号衰减。利用各个子机箱和传感器阵列之间以及各个子机箱内部紧凑的结构保证了确定的传输时间及延时。利用可靠、高速的差分接口传输数据，进一步减少了从数据获取到处理结果反馈主动控制执行机构的延时，实现微秒级的主动控制需求，满足实时性要求。

(2)由于数据采集模块、传输同步模块、汇总处理模块都有高速、大容量FPGA，通过编写逻辑代码并烧录进入FPGA，可以灵活分配运算量，实现较快的运算速度。对于增加传感器道数以及增大运算量等扩容需求，可以灵活地扩展。

(3)通过网络交换机扇出启动信号、接收监测状态和系统同步模块扇出同步信号，可以统一控制各机箱中的各模块的启动、状态监测与时间同步，原则上不受子机箱规模的限制，可以实现灵活地扩展。

附图说明

图1是本发明实施例提供的信号获取与处理系统的连接示意图；

图2是本发明实施例提供的子机箱内部信号连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方法和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

为实现反场箍缩核聚变装置的主动控制这一目的，本发明实施例提供了一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，请参照图1，该系统的基本构架包括：

主机箱1_1，该主机箱为工作站机箱，位于反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构旁，用来实现多个子机箱的控制及汇总数据的处理功能；

多个子机箱，包括：机箱2_1、…、2_N，子机箱为PXIe机箱，与主机箱1为一级级联，有一个零槽即系统插槽、一个定时插槽及若干个混合外设插槽，通过与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集传输；

网络交换机，设置于主机箱与各个子机箱之间，用于将主机箱的控制命令通过以太网接口发送至各个子机箱以及接收各个子机箱的状态监测信号通过以太网络接口反馈给所述主机箱；

系统同步模块，设置于反场箍缩核聚变装置与主机箱及各个子机箱之间，获取外部的反场箍缩核聚变装置发出的同步触发信号，并将同步触发信号扇出至主机箱的汇总处理模块和各个子机箱的传输同步模块的同步信号输入接口，实现主机箱和各个子机箱的起始同步触发；

汇总处理模块，插在主机箱的PCIe插槽上，实现子机箱数据汇总及运算处理，并将运算结果反馈给外部的反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构；

零槽控制模块，插在子机箱的零槽即系统槽，实现单个子机箱的控制，接收主机箱发送的控制命令并通过子机箱背板总线中的PCIe链路发送控制命令给数据采集模块以及传输同步模块并监测状态是否正常，并将状态监测结果实时反馈给主机箱；

数据采集模块，插在子机箱的混合外设插槽，与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集并通过差分数据传输接口发送到传输同步模块；

传输同步模块，插在子机箱的定时插槽，接收系统同步模块扇出的同步触发信号，并进一步通过子机箱背板总线中的星型触发线扇出至子机箱的所有数据采集模块，实现对所有数据采集模块的起始同步触发；通过子机箱上行数据接口将汇集的本机箱所有采集数据发送到汇总处理模块。

反场箍缩核聚变装置及其传感器以及主动控制的执行机构，是本发明实施例相关的外部装置。反场箍缩核聚变装置，是本发明实现的装置，是先进磁约束聚变位形探索研究的重要平台，装置放电启动核聚变，装置提供同步触发信号；传感器，用来探测反场箍缩核聚变装置中不同位置的磁场强度；主动控制执行机构，是本发明处理结果反馈控制的装置，根据运算结果改变反场箍缩核聚变装置的主动控制电压，来约束反场箍缩核聚变装置中的等离子体。

由图1中显然可见，本实施例提供的该用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，机箱1_1作为主机箱，级联机箱2_1、...、2_N为子机箱。

在本发明实施例中，主机箱与各个子机箱间通过网络交换机实现控制命令与状态信息的传输。主机箱作为上位机，子机箱作为下位机，分别在主机箱操作系统中，在子机箱零槽控制模块，主机箱伴随外部的反场箍缩核聚变装置的启动倒计时发出启动信号，使用TCP/IP协议，调用主机箱及零槽控制模块上的以太网接口进行信息传输。

由图2中可见，在本发明实施例中，零槽控制模块通过PXIe机箱的背板总线的PCIe链路将主机箱发来的启动命令发送至子机箱的传输同步模块以及各个数据采集模块，实现主机箱与各个子机箱、以及各个子机箱内的各个数据采集模块和传输同步模块的启动，如图2中粗实线路由。进一步地，启动后的各模块的状态正常与否通过PXIe机箱的背板总线的PCIe链路发送给零槽控制模块，如图2中点状线路由。

零槽控制模块根据采集的装置未放电前的信号判断子机箱的各个模块是否工作正常，若各个子机箱所有模块状态监测结果无异常，则继续启动倒计时；若发现异常，则中止启动倒计时。在本发明实施例中，子机箱中数据采集模块状态分为正常工作和无法工作两种；传输同步模块状态分为正常工作和某数据采集模块链路异常两种。

由图1中可见，反场箍缩核聚变装置提供同步触发信号，用来触发主机箱与各个子机箱同反场箍缩核聚变装置的时间起始同步。对于机箱之间的起始同步，设计了系统同步模块，用来接收反场箍缩核聚变装置输出的同步触发信号，进一步地，将同步触发信号使用等长的信号线分别扇出至主机箱的汇总处理模块及各个子机箱的传输同步模块。主机箱的汇总处理模块以及子机箱的传输同步模块都设计了同步信号输入接口用来接收系统同步模块扇出的同步触发信号。

由图2中可见，针对子机箱即PXIe机箱的定时插槽设计的传输同步模块利用了PXIe机箱背板总线的星型触发线即细实线，将同步信号输入接口接收到的同步触发信号进一步扇出到子机箱中的各数据采集模块，实现主机箱与各个子机箱之间、以及主机箱的汇总处理模块与各个子机箱的传输同步模块及数据采集模块之间的起始同步。

在本实施例中，子机箱的位置位于需要采集的反场箍缩核聚变装置传感器信号线引出位置正下方，引出的模拟信号线长度不超过2米，即通过传感器信号接口引入数据采集模块，模拟信号的传输距离约为原有存储装置的传输距离的1/50。数据采集模块获取模拟信号后，通过模数转换器ADC将模拟信号转换为数字信号，通过FPGA进行积分、去零漂、快速傅里叶变换、并行-串行转换，将该数据采集模块获取的信号转换为差分数据，通过差分数据传输接口发送给传输同步模块，数据中带有子机箱编号、数据采集模块所在槽位、获取信号的ADC编号等信息。

由图2中的间断线所示，传输同步模块同时接收来自于所在子机箱的所有数据采集模块发送的差分数据，并监测数据是否可靠。本发明实施例中，数据采集的频率是主动控制的反馈频率的10倍，利用这一特征带来的时间裕量判断数据是否可靠。计算10次采集得到的数据是否在预设的偏离度范围内，若在偏离度范围内，可认为数据可靠，若不在偏离度范围内，则认为数据不可靠。

若数据可靠，传输同步模块中的FPGA将按数据采集模块所在的槽位顺序将数据整理打包后通过子机箱上行数据接口将采集数据发送给汇总处理模块。若某个数据采集模块发送的某一路传感器数据不可靠，选择丢弃出错数据，将可靠的部分数据打包发送给汇总处理模块，同时，通过子机箱背板总线的PCIe链路将问题状态发送给零槽控制模块并进一步反馈给主机箱的上位机。

由图1中显然可见，所有子机箱的传输同步模块均将汇集的本机箱的采集数据汇总至主机箱的汇总处理模块进行运算处理。汇总处理模块中的FPGA进行空间快速傅里叶变换，筛选主动控制参数分量，运算结果满足主动控制执行机构的数据格式，通过运算结果输出接口，将汇总处理模块的运算结果发送给反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构。

在本发明实施例中，数据采集模块的传感器信号接口、差分数据传输接口，传输同步模块的同步信号输入接口、差分数据传输接口、子机箱上行数据接口均设置于子机箱的前面板。数据采集模块、传输同步模块、汇总处理模块的核心数据处理单元均使用FPGA，每个模块都有独立的、不低于50兆赫兹的时钟源。

以上就是用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统的实施例的工作流程，大部分的工作集成在FPGA内部实现，提高了集成度，数据传输以数字信号为主，提高了传输速率，为反场箍缩位形下可控核聚变的研究提供了技术支持。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于，包括：

主机箱，即是主控制器，所述主机箱为工作站机箱；所述主机箱位于反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构旁，实现多个子机箱的控制及汇总数据的处理功能；

多个子机箱，即是子控制器，位于反场箍缩核聚变装置旁，通过与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集传输；所述子机箱为PXIe机箱，与所述主机箱为一级级联，有一个零槽即系统插槽、一个定时插槽及若干个混合外设插槽；

网络交换机，设置于所述主机箱与各个所述子机箱之间，用于将所述主机箱的控制命令通过以太网接口发送至各个子机箱以及接收各个子机箱的状态监测信号通过以太网络接口反馈给所述主机箱；

系统同步模块，设置于所述反场箍缩核聚变装置与所述主机箱及各个所述子机箱之间，获取外部的反场箍缩核聚变装置发出的同步触发信号，并将同步触发信号扇出至所述主机箱的汇总处理模块和各个所述子机箱的传输同步模块的同步信号输入接口，实现所述主机箱和各个所述子机箱的起始同步触发；

汇总处理模块，插在所述主机箱的PCIe插槽，实现子机箱数据汇总及运算处理，并将运算结果反馈给外部的反场箍缩核聚变装置的主动控制执行机构；

零槽控制模块，插在所述子机箱的零槽即系统插槽，实现单个子机箱的控制；零槽控制模块接收主机箱发送的控制命令并通过子机箱背板总线中的PCIe链路发送控制命令给数据采集模块以及传输同步模块并监测状态是否正常，并将状态监测结果实时反馈给主机箱；

数据采集模块，插在所述子机箱的混合外设插槽；数据采集模块与反场箍缩核聚变装置传感器连接进行数据实时采集并通过差分数据传输接口发送到传输同步模块；

传输同步模块，插在所述子机箱的定时插槽；传输同步模块接收系统同步模块扇出的同步触发信号，并通过子机箱背板总线中的星型触发线扇出至子机箱的所有数据采集模块，实现对所有数据采集模块的起始同步触发；通过子机箱上行数据接口将汇总的本机箱所有采集数据发送到汇总处理模块；

主机箱与子机箱间使用TCP/IP协议，通过以太网接口、经网络交换机进行控制命令及状态信息传输；通过系统同步模块实现起始同步触发；通过汇总处理模块和传输同步模块实现采集数据传输；

主机箱与外部的反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构通过汇总处理模块实现反馈控制，子机箱与外部的反场箍缩核聚变装置的传感器通过数据采集模块实现实时数据采集。

2.根据权利要求1所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述汇总处理模块包括同步信号输入接口、子机箱上行数据接口、现场可编程门阵列FPGA和运算结果输出接口；同步信号输入接口，接收系统同步模块扇出的同步触发信号；子机箱上行数据接口，接收子机箱中传输同步模块发送的采集数据；现场可编程门阵列FPGA，实现空间快速傅里叶变换，筛选主动控制参数分量运算，运算结果满足主动控制执行机构的数据格式；运算结果输出接口，用于将汇总处理模块的运算结果发送给主动控制的执行机构。

3.根据权利要求1所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述主机箱包括子机箱的启动与状态监测；所述零槽控制模包括数据采集模块以及传输同步模块的启动与状态监测；采用TCP/IP协议，使用主机箱的以太网接口和子机箱的零槽控制模块的以太网接口，通过网络交换机进行控制命令与状态信息传输。

4.根据权利要求1所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述数据采集模块包括传感器信号接口、模数转换器ADC、现场可编程门阵列FPGA、差分数据传输接口和PXIe背板接口；传感器信号接口，实现反场箍缩核聚变装置主动控制用到的传感器信号的引入；模数转换器ADC，将采集到的模拟信号转换成数字信号；现场可编程门阵列FPGA，实现积分、去零漂、快速傅里叶变换、并行-串行转换，将数据转换成差分形式；差分数据传输接口，将数据采集模块处理后的差分形式数据发送给传输同步模块；PXIe背板接口，连接子机箱背板总线，接收零槽控制模块的控制命令并反馈状态，接收传输同步模块扇出的同步触发信号。

5.根据权利要求1所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述传输同步模块包括同步信号输入接口、差分数据传输接口、现场可编程门阵列FPGA、子机箱上行数据接口和PXIe背板接口；同步信号输入接口，接收系统同步模块扇出的同步触发信号；差分数据传输接口，接收所在子机箱所有数据采集模块发送的数据；现场可编程门阵列FPGA，将所有数据采集模块发送的数据汇集成一路数据输出；子机箱上行数据接口，将汇集后的数据发送给主机箱的汇总处理模块；PXIe背板接口，连接子机箱背板总线，接收零槽控制模块的控制命令并反馈状态，并将收到的系统同步模块发送的同步触发信号扇出到子机箱的所有数据采集模块，实现起始同步触发。

6.根据权利要求1所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述数据采集模块、传输同步模块、汇总处理模块都有独立的、不低于50兆赫兹的时钟源。

7.根据权利要求5所述的用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理系统，其特征在于：所述子机箱的数据采集模块的传感器信号接口、差分数据传输接口，传输同步模块的同步信号输入接口、差分数据传输接口、子机箱数据上行接口均设置于子机箱的前面板。

8.一种用于反场箍缩核聚变装置主动控制的信号获取与处理方法，其特征在于，实现如下：

(1)主机箱发出启动信号，通过以太网接口，经网络交换机将启动信号扇出至各个子机箱的零槽控制模块，并通过各个子机箱的背板总线中的PCIe链路将启动信号扇出至子机箱的各个数据采集模块及传输同步模块，实现对子机箱的所有模块启动的控制；

(2)子机箱的零槽控制模块将监测到的子机箱的所有模块的状态正常与否的信息通过以太网接口，经网络交换机反馈给主机箱；

(3)系统同步模块将外部的反场箍缩核聚变装置输出的同步触发信号扇出至主机箱的汇总处理模块以及各个子机箱的传输同步模块，子机箱的传输同步模块通过各个子机箱的背板总线中的星型触发线将同步触发信号扇出至子机箱的各个数据采集模块，实现反场箍缩核聚变装置与汇总处理模块、传输同步模块、数据采集模块的起始同步触发；

(4)各个子机箱中的数据采集模块从外部的传感器周期性实时获取数据信息，通过差分数据传输接口传输汇集到各个子机箱的传输同步模块，各个子机箱的传输同步模块通过子机箱上行数据接口，将该子机箱汇集的数据传输汇聚到主机箱的汇总处理模块，主机箱的汇总处理模块进行空间快速傅里叶变换，筛选出主动控制参数分量，得到运算结果；

(5)运算结果从主机箱的汇总处理模块经运算结果输出接口周期性反馈给外部的反场箍缩核聚变装置主动控制的执行机构，实现反场箍缩核聚变装置的主动控制。

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