CN113218437B - 高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种读出装置及方法，尤其是涉及一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置及方法,具体是在高密度电荷传感器芯片面阵中的每个电荷传感器芯片中集成一个数据传输的路由器，每个电荷传感器芯片即是一个数据传输节点，所有数据传输节点构成传输网络，且所有的相邻数据传输节点之间通过印刷电路板上走线连接，位于边界的电荷传感器芯片，也即是数据传输节点为数据传输端或接收端。因此，本发明具有如下优点：通过在临近的电荷传感器间建立本地连接形成一个自组织、可容错的读出网络，可以避免引入额外的放射性物质，同时极大减少了需要引出高压气体时间投影室的电缆数，从而确保放射性纯度和不影响高压气体时间投影室气密性。

Description

高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置及方法
技术领域
本发明涉及一种读出装置及方法，尤其是涉及一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置及方法。
背景技术
无中微子双贝塔衰变是当前粒子物理研究的热点之一，无中微子双贝塔衰变事件能验证中微子是否是其自身的反粒子。为了探测无中微子双贝塔衰变事件是否存在，需要借助于吨量级的高压气体时间投影室。该高压气体时间投影室中包含多个米量级的高密度电荷传感器芯片面阵，该高密度电荷传感器芯片面阵是由约10万个电荷传感器以间距小于10mm平铺而成。该高密度电荷传感器芯片大面阵的数据读出和控制对该实验有着至关重要的作用。
现有高密度电荷传感器芯片大面阵的读出方法是直接将每个传感器数据通道引出高压气体时间投影室，由于大量的电缆和元器材料会影响时间投影室的放射性纯度，同时从时间投影室引出的高密度电缆使得时间投影室的气密性难以确保，从而影响无中微子双贝塔衰变实验准确性。
发明内容
本发明涉及的一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置及方法，其目的之一是在确保放射性纯度和不影响高压气体时间投影室气密性的前提下，解决高密度电荷传感器芯片大面阵读出。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置，其特征在于，在高密度电荷传感器芯片面阵中的每个电荷传感器芯片中集成一个数据传输的路由器，每个电荷传感器芯片即是一个数据传输节点，所有数据传输节点构成传输网络，且所有的相邻数据传输节点之间通过印刷电路板上走线连接，位于边界的电荷传感器芯片，也即是数据传输节点为数据传输端或接收端。
在上述的一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置，所述的数据传输节点是电荷传感器芯片。
一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出方法，其特征在于，包括：
数据故障点确定步骤，包括：
确定故障行：从网络的横向边界处向网络中输入一个或者同时输入多个测试数据，并在网络的另一相对的边界处检测是否能接收到测试数据，以此来检测网络是否存在故障节点，若有故障节点则可得到故障节点的行位置；
确定故障列：从网络的竖向边界处向网络中输入一个或者同时输入多个测试数据，在网络的另一相对的边界处检测可以得到故障节点的列位置；
确定故障点：由检测到行位置和列位置可以得到故障节点的位置；
数据故障点屏蔽步骤，包括：通过向网络中发送配置数据，将故障节点周围的常规节点配置成边界节点，常规节点和边界节点都是能够正常进行数据转发的传感器，由多个边界节点形成故障环将故障节点包围其中，从而阻止数据路由至故障节点。
因此，本发明具有如下优点：通过在临近的电荷传感器间建立本地连接形成一个自组织、可容错的读出网络，可以避免引入额外的放射性物质，同时极大减少了需要引出高压气体时间投影室的电缆数，从而确保放射性纯度和不影响高压气体时间投影室气密性。
附图说明
附图1是本发明中数据故障点确定的示意图。
附图2是本发明中数据故障点屏蔽示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本发明涉及一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置，主要是在高密度电荷传感器芯片面阵中的每个电荷传感器芯片中集成一个数据路由器，每个电荷传感器芯片作为一个数据传输节点，所有数据传输节点构成传输网络，且所有的相邻数据传输节点之间通过印刷电路板上走线连接，位于边界的电荷传感器芯片，也即是据传输节点为数据传输端或接收端。
本发明的高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出方法包含以下三步：
首先，通过印刷电路板上走线，在相邻的电荷传感器间建立本地连接构建一个本地网络，每个传感器作为读出网络中的一个节点，不仅产生和传输本身数据，还负责转发来自于其他节点的数据，数据以数据包的形式向电荷传感器芯片大面阵的边缘传输，再输出到时间投影室外部。
之后，故障节点定位，参照图1，从网络的左边界处向网络中输入一个或者同时输入多个测试数据，与此同时，在网络的右边界处检测是否能接收到测试数据，以此来检测网络是否存在故障节点，若有故障节点则可得到故障节点的行位置。同理，从网络的上边界处向网络中输入数据，在网络的下边界处检测可以得到故障节点的列位置。由检测到行位置和列位置可以得到故障节点的位置。
最后，参照图2，定位网络中的故障节点2位置后，通过向网络中发送配置数据，将故障节点2周围的常规节点1配置成边界节点3，常规节点1和边界节点3都是能够正常进行数据转发的传感器，由多个边界节点3形成故障环4将故障节点2包围其中，从而阻止数据路由至故障节点2。需要说明的是:对于路由算法而言，故障节点周围的节点并非只是与其相邻的4个边界节点3(上、下、左、右四个)。为了让数据包路由从一个方向(x方向) 转至另外一个方向(y方向)，比如数据包向上路由转至向右路由，需要将边界节点3外的常规节点1配置成边界节点3(故障环上的四个角节点)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置，其特征在于，在高密度电荷传感器芯片面阵中的每个电荷传感器芯片中集成一个数据传输的路由器，每个电荷传感器芯片即是一个数据传输节点，所有数据传输节点构成传输网络，且所有的相邻数据传输节点之间通过印刷电路板上走线连接，位于边界的电荷传感器芯片，也即是数据传输节点为数据传输端或接收端。
2.根据权利要求1所述的一种高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置，其特征在于，所述的数据传输节点是电荷传感器芯片。
3.一种权利要求1所述的高密度电荷传感器芯片大面阵可容错网络读出装置的读出方法，其特征在于，包括
数据故障点确定步骤，包括：
确定故障行：从网络的横向边界处向网络中输入一个或者同时输入多个测试数据，并在网络的另一相对的边界处检测是否能接收到测试数据，以此来检测网络是否存在故障节点，若有故障节点则可得到故障节点的行位置；
确定故障列：从网络的竖向边界处向网络中输入一个或者同时输入多个测试数据，在网络的另一相对的边界处检测可以得到故障节点的列位置；
确定故障点：由检测到行位置和列位置可以得到故障节点的位置；
数据故障点屏蔽步骤，包括：通过向网络中发送配置数据，将故障节点周围的常规节点配置成边界节点，常规节点和边界节点都是能够正常进行数据转发的传感器，由多个边界节点形成故障环将故障节点包围其中，从而阻止数据路由至故障节点。
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