專利名稱：一種溫控系統(tǒng)及在該溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件抗單粒子能力試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溫控系統(tǒng)及在該溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，航天器用微電子器件的集成度不斷提高，航天器逐漸更多地采用大規(guī)模集成電路，由于器件的特征尺寸和工作電壓越來越小，相應(yīng)地，臨界電荷也越來越小，單粒子效應(yīng)的作用也越來越明顯。近些年來發(fā)現(xiàn)單粒子效應(yīng)更加顯著，其損傷模式也日趨復(fù)雜化。單粒子效應(yīng)是航天器在軌運(yùn)行時(shí)發(fā)生的，但大量的試驗(yàn)驗(yàn)證工作卻是在地面進(jìn)行，尤其是航天器設(shè)計(jì)所需的微電子器件抗性能評(píng)估的依據(jù)是地面模擬試驗(yàn)結(jié)果。地面模擬實(shí)驗(yàn)不可能完全逼真，模擬條件應(yīng)盡可能地反映客觀現(xiàn)象的本質(zhì)。模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和價(jià)值取決于地面模擬條件與空間真實(shí)條件的等效性，這包括時(shí)間等效性、能量等效性和溫度等效性等等。航天器在空間很長(zhǎng)時(shí)間里積累的通量在加速器上很短時(shí)間內(nèi)即能達(dá)到，這種長(zhǎng)時(shí)間的通量和短時(shí)間高通量之間的等效關(guān)系為時(shí)間等效性；地面加速器所提供的粒子的能量與宇宙射線的高能部分要低得多，只能是以較低能量的粒子束模擬宇宙射線的高能部分， 盡管它們可以有相同的LET值(有粒子引發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)的線性能量傳遞閾值)，但是作用效果不完全相同，這種不同能量之間的等效關(guān)系為能量等效性；空間環(huán)境的溫度也是復(fù)雜多變的，且溫度變化范圍較大，地面模擬環(huán)境溫度與空間環(huán)境溫度之間的等效關(guān)系為溫度等效性。這些等效性依賴于對(duì)單粒子效應(yīng)物理過程的深刻認(rèn)識(shí)，依賴于對(duì)器件結(jié)構(gòu)的深入了解。在此基礎(chǔ)上才能更好地建立起地面模擬所獲的的數(shù)據(jù)與空間真實(shí)錯(cuò)誤率之間的關(guān)系。在每一個(gè)環(huán)節(jié)上理論工作和試驗(yàn)驗(yàn)證工作都是必不可少的。目前國(guó)內(nèi)開展這一課題的研究多是基于器件模型或特定電路的單粒子效應(yīng)仿真研究，隨著我國(guó)空間單粒子效應(yīng)地面模擬專用終端裝置的出現(xiàn)，使得利用現(xiàn)有輻照設(shè)備開展單粒子效應(yīng)與溫度的關(guān)系的試驗(yàn)研究成為可能。目前單粒子輻照試驗(yàn)通常在常溫下進(jìn)行，還沒有基于溫度控制下的單粒子輻照試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，也沒有適合于現(xiàn)有的輻照試驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種溫控系統(tǒng)，該溫控系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程在線自動(dòng)校準(zhǔn)、測(cè)量精確穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、可自我保護(hù)、兼容性強(qiáng)，可以滿足不同溫度下的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)需求。本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供在該溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法。
本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種溫控系統(tǒng)，其特征在于包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、溫度控制器、加熱片、紅外探頭及高溫導(dǎo)線，溫度控制器通過高溫導(dǎo)線分別與紅外探頭和加熱片進(jìn)行連接，且溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接，紅外探頭和加熱片放置在真空輻照靶室內(nèi)部，溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)放置在真空輻照靶室外部，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)溫度控制指令控制加熱片的加熱溫度，紅外探頭采集加熱片的加熱溫度反饋給溫度控制器，溫度控制器再根據(jù)反饋的加熱溫度值進(jìn)行修正調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值相同，完成溫度控制， 同時(shí)溫度控制器將最終溫度值反饋給遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)。在上述溫控系統(tǒng)中，連接溫度控制器的高溫導(dǎo)線和連接加熱片、紅外探頭的高溫導(dǎo)線通過設(shè)置在真空輻照靶室側(cè)壁上的92芯法蘭實(shí)現(xiàn)真空輻照靶室內(nèi)外系統(tǒng)的連接。在上述溫控系統(tǒng)中，加熱片通過導(dǎo)熱硅膠粘接在真空輻照靶室內(nèi)部的芯片背面， 芯片由設(shè)置在真空輻照靶室外部的程控電源進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。在上述溫控系統(tǒng)中，溫度控制器包括控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊，其中控制器接收遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令，并將所述溫度控制指令譯碼為驅(qū)動(dòng)電路可識(shí)別的指令代碼，輸出給驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)接收溫度處理及校正模塊輸出的溫度修正值， 調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值相同；驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收的所述指令代碼對(duì)加熱片的溫度進(jìn)行控制；溫度處理及校正模塊將紅外探頭從加熱片采集的溫度值與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，并將比較后得到的溫度修正值發(fā)送給控制器。在上述溫控系統(tǒng)中，控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊放置在具有抗電磁干擾能力的金屬殼體中。在上述溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，包括如下步驟(1)將加熱片通過導(dǎo)熱硅膠粘接在真空輻照靶室內(nèi)部的芯片背面，將芯片和加熱片一同放置在真空輻照靶室內(nèi)部的支架上，并將加熱片、紅外探頭通過高溫導(dǎo)線與真空輻照靶室外的溫度控制器連接，同時(shí)將芯片與真空輻照靶室外部的程控電源連接，將遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與溫度控制器及程控電源連接；(2)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)溫度控制指令中的溫度預(yù)設(shè)值對(duì)加熱片進(jìn)行加熱，并根據(jù)紅外探頭從加熱片采集的加熱溫度值對(duì)加熱片的加熱溫度進(jìn)行修正調(diào)節(jié)，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中的溫度預(yù)設(shè)值相同，完成對(duì)芯片的加熱；(3)開啟程控電源，利用遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)對(duì)真空輻照靶室內(nèi)部的芯片進(jìn)行供電；(4)在恒定的溫度預(yù)設(shè)值下，在真空輻照靶室內(nèi)部完成單粒子效應(yīng)試驗(yàn)。在上述溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，步驟(4)中單粒子效應(yīng)試驗(yàn)包括單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)、單粒子閂鎖試驗(yàn)和單粒子功能中斷試驗(yàn)。在上述溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)的具體判定過程如下(1)首先將初始的圖形碼Si寫入到被輻照芯片，完成對(duì)被輻照芯片的初始測(cè)試向量的設(shè)定；
(2)在輻照環(huán)境下讀出被輻照芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)Si+1，并將所述讀出的數(shù)據(jù)Si+1進(jìn)行緩存；(3)將所述初始的圖形碼Si與所述讀出的數(shù)據(jù)Si+1進(jìn)行比較，比較過程如下a、將同一地址i單元初始的圖形碼Si取反，并與輻照環(huán)境下讀出芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù) si+1相與，得到相應(yīng)的一組新序列Ti，設(shè)j為序列的內(nèi)部相對(duì)偏移地址，則若T(i，j)的值為1，則數(shù)組Ti中第j位置的數(shù)據(jù)發(fā)生了 0- > 1翻轉(zhuǎn)； 若T(i，j)的值為0，則數(shù)組Ti中第j位置的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生0-> 1翻轉(zhuǎn)；b、將同一地址i單元初始的圖形碼Si和輻照環(huán)境下讀出芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)Si+1的非相與，得到相應(yīng)的一組新序列Ji，設(shè)k為Ji序列內(nèi)部的相對(duì)偏移地址，則若J(i，j)的值為1，則數(shù)組Ji中第j位置的數(shù)據(jù)發(fā)生了 1- > 0翻轉(zhuǎn)；若J(i，j)的值為0，則數(shù)組Ji中第j位置的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生1- > 0翻轉(zhuǎn)；C、統(tǒng)計(jì)T(i，j)與J(i，j)之和，為總的單粒子翻轉(zhuǎn)次數(shù)；(4)重置測(cè)試碼，回到步驟(1)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明溫控系統(tǒng)采用溫度控制器、遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、紅外探頭、加熱片和高溫導(dǎo)線的組合結(jié)構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)了不同溫度下的單粒子效應(yīng)地面模擬試驗(yàn)，更好的適應(yīng)了我國(guó)單粒子試驗(yàn)終端發(fā)展的需要；(2)本發(fā)明溫控系統(tǒng)中的溫度控制器采用控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊的模塊化設(shè)計(jì)，通過主副回路串聯(lián)控制，完成了溫度的自校準(zhǔn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的使用靈活性，集成的數(shù)字校正模塊可以根據(jù)高溫探頭采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示到數(shù)字顯示端，消除溫漂和時(shí)漂引起的測(cè)量誤差，使得測(cè)量精確穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)漂移?。?3)本發(fā)明溫控系統(tǒng)中高溫紅外探頭可以對(duì)芯片溫度進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量值傳輸?shù)綔囟瓤刂破髋c既定值進(jìn)行比對(duì)，若存在偏差，便由溫度控制器對(duì)偏差值進(jìn)行仲裁處理，再傳輸至溫度控制器內(nèi)部的可控?zé)狁铍娐穪碓黾雍蜏p少供給加熱片的熱量，使被高精度紅外探頭的溫度調(diào)節(jié)到校正值，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的，使得溫度測(cè)量更加精確，精度大大提尚；(4)本發(fā)明溫控系統(tǒng)通過溫度控制器的負(fù)反饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及外部的抗干擾金屬殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大提高了溫控系統(tǒng)的抗干擾能力；(5)本發(fā)明單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)中精確的翻轉(zhuǎn)地址和翻轉(zhuǎn)類型(0- > 1，1- > 0)的判定，基于翻轉(zhuǎn)前后數(shù)據(jù)的內(nèi)在制約關(guān)系所建立的判定算法，可以精確的獲取翻轉(zhuǎn)單元的地址和翻轉(zhuǎn)前后的數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)加固人員的抗輻照設(shè)計(jì)提供了良好的參考信息；(6)本發(fā)明溫控系統(tǒng)中控制器內(nèi)置的負(fù)反饋結(jié)構(gòu)可以使芯片的溫度快速的升溫和降溫，響應(yīng)時(shí)間快，更好的適應(yīng)了現(xiàn)有一罐多片的試驗(yàn)需求，大大的節(jié)省了試驗(yàn)費(fèi)用的開支和芯片之間的切換時(shí)間；(7)本發(fā)明溫控系統(tǒng)良好的人機(jī)交互界面，將控制器和單粒子效應(yīng)翻轉(zhuǎn)測(cè)試、單粒子閂鎖測(cè)試、以及溫度設(shè)置集成在一個(gè)軟件平臺(tái)，可以遠(yuǎn)程登錄控制測(cè)試芯片的溫度，大大提高了輻射試驗(yàn)溫度效應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間；(8)本發(fā)明溫控系統(tǒng)可以通過在溫度控制器內(nèi)部嵌入軟件鎖，實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的可靠性；還可以通過在溫度控制器內(nèi)部加入自動(dòng)報(bào)警指示燈，實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的自我保護(hù)；(9)本發(fā)明溫控系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)不同規(guī)格的加熱片的形狀，使得整個(gè)系統(tǒng)可以測(cè)試不同封裝形式的電路，兼容性強(qiáng)。本發(fā)明溫控系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)原子能科學(xué)研究院?jiǎn)瘟Ｗ虞椛湓囼?yàn)終端和中科院近代物理研究所輻射試驗(yàn)終端進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，并且取得了良好的結(jié)果，完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，該系統(tǒng)是我國(guó)首個(gè)在中國(guó)原子能科學(xué)研究院?jiǎn)瘟Ｗ虞椛湫?yīng)終端進(jìn)行單粒子效應(yīng)與溫度關(guān)系驗(yàn)證的系統(tǒng)，本發(fā)明為進(jìn)一步開展單粒子效應(yīng)與溫度關(guān)系的試驗(yàn)研究提供可靠的輔助工具，也為我國(guó)抗輻射加固設(shè)計(jì)技術(shù)和抗輻射加固工藝技術(shù)的研究提供較好的理論驗(yàn)證途徑。


圖1為本發(fā)明溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明溫控系統(tǒng)中溫度控制器結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本發(fā)明單粒子翻轉(zhuǎn)判定流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1所示為本發(fā)明溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，由圖可知溫控系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、溫度控制器、加熱片、紅外探頭及高溫導(dǎo)線，此外真空輻照靶室中安裝有輻照控制板(下位機(jī))，真空輻照靶室外部設(shè)有程控電源。溫度控制器通過高溫導(dǎo)線分別與紅外探頭和加熱片進(jìn)行連接，連接溫度控制器的高溫導(dǎo)線和連接加熱片、紅外探頭的高溫導(dǎo)線通過設(shè)置在真空輻照靶室壁上的92芯法蘭實(shí)現(xiàn)真空輻照靶室內(nèi)外系統(tǒng)的連接。溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)通過R232串口連接。加熱片的溫度是被控制量，內(nèi)置高溫加熱線圈，高溫加熱片通過針形探針連接到交流電源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱芯片電加熱的功能。系統(tǒng)可提供不同幾何尺寸的加熱片，以滿足不同封裝的集成電路高溫單粒子效應(yīng)測(cè)試的需要。本發(fā)明中加熱片通過導(dǎo)熱硅膠粘接在真空輻照靶室內(nèi)部的受輻照芯片背面，受輻照芯片由設(shè)置在真空輻照靶室外部的程控電源進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。通過設(shè)計(jì)不同規(guī)格的加熱片的形狀，使得整個(gè)系統(tǒng)可以測(cè)試不同封裝形式的電路，兼容性強(qiáng)。紅外探頭設(shè)置在真空輻照靶室內(nèi)部的支架上，高精度且短小靈敏的紅外探頭和探頭支架可以使的探頭近距離的靠近芯片背部，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到受輻照芯片體的實(shí)際溫度，并將探測(cè)溫度反饋給溫度控制器。輻照控制板包含可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器、RS-232串口通訊協(xié)議芯片、被輻照器件等等；可編程邏輯器件內(nèi)除包含相應(yīng)硬件的映射單元模塊外，還包括同步采集時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊、數(shù)據(jù)比較模塊等。輻照控制板主要實(shí)現(xiàn)的功能是根據(jù)上位機(jī)傳來的指令產(chǎn)生系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集，并根據(jù)采集到的相鄰數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在的邏輯關(guān)系判定是否發(fā)生了單粒子翻轉(zhuǎn)，并且實(shí)時(shí)將統(tǒng)計(jì)結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行顯示；存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)控制板內(nèi)可編程邏輯器件的配置信息；RS-232實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸，完成上位機(jī)和下位機(jī)之間正常的通信。
遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，同時(shí)接收溫度控制器反饋的最終溫度值。如圖2所示為本發(fā)明溫控系統(tǒng)中溫度控制器結(jié)構(gòu)原理圖，由圖可知溫度控制器包括控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊，其中控制器接收遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令，并將溫度控制指令譯碼為驅(qū)動(dòng)電路可識(shí)別的指令代碼，輸出給驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)接收溫度處理及校正模塊輸出的溫度修正值，再次調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值相同；驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收的指令代碼對(duì)加熱片的溫度進(jìn)行控制，控制加熱片進(jìn)行加熱；溫度處理及校正模塊將紅外探頭從加熱 片采集的溫度值與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，并將比較后得到的溫度修正值發(fā)送給控制器。其中控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊放置在具有抗電磁干擾能力的金屬殼體中，以提高系統(tǒng)的整體抗干擾能力。溫度控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的快速響應(yīng)和精確控制，控制器可以響應(yīng)上位機(jī)的控制指令，并根據(jù)指令來控制加熱片的溫度，在一定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電路溫度的動(dòng)態(tài)平衡；溫度控制器還可以根據(jù)高溫紅外探頭的探測(cè)的溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和將結(jié)果進(jìn)行輸出顯示。溫度控制器通過RS-232串口通訊協(xié)議芯片實(shí)現(xiàn)溫度控制器和上位機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信，將溫度的設(shè)置和顯示通過上位機(jī)開發(fā)的交互界面實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程顯示和遠(yuǎn)程控制等。溫度控制器自動(dòng)校正功能可通過設(shè)置系統(tǒng)測(cè)量顯示設(shè)定參數(shù)S來實(shí)現(xiàn)，該參數(shù)用于設(shè)定系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的平移修正值，以補(bǔ)償傳感器或輸入信號(hào)本身的誤差。當(dāng)紅外探頭反饋的溫度值與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)的溫度值之間的差值小于等于S參數(shù)時(shí)，停止自校準(zhǔn)，或者當(dāng)溫度控制器的系統(tǒng)誤差小于等于S參數(shù)時(shí)，停止自校準(zhǔn)。S初始的內(nèi)部校正值為零，該參數(shù)在測(cè)量需要重新校正時(shí)才進(jìn)行調(diào)整。內(nèi)含非線性校準(zhǔn)表格，保證系統(tǒng)測(cè)量的精確穩(wěn)定。當(dāng)有外界干擾時(shí)，紅外探頭根據(jù)獲取的即時(shí)值經(jīng)過校正后送到控制器進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)和修正，使得系統(tǒng)溫度到達(dá)預(yù)定的穩(wěn)定值。這種反饋結(jié)構(gòu)可以很好的保證溫度值的即時(shí)修正，抑制了溫度的漂移和不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制，類似于電路中的負(fù)反饋電路結(jié)構(gòu)。此外，溫度控制器可通過設(shè)置“軟件鎖“參數(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性，“軟件鎖”(Ioc)參數(shù)控制查閱和修改權(quán)限。將Loc設(shè)為正確的密碼值，就可以進(jìn)入功能參數(shù)組修訂狀態(tài)。包括Loc用于控制參數(shù)的設(shè)置權(quán)限。內(nèi)部設(shè)置了三種不同的設(shè)置權(quán)限，以保證系統(tǒng)功能參數(shù)的可靠性，以避免無意修改了某些重要參數(shù)。溫度控制器可通過設(shè)置系統(tǒng)測(cè)量顯示設(shè)定參數(shù)Δ L來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的抗干擾性，該參數(shù)用于設(shè)定系統(tǒng)的數(shù)字濾波系統(tǒng)的作用大小，AL值越大，測(cè)量值越穩(wěn)定，但響應(yīng)也越慢。當(dāng)系統(tǒng)測(cè)量在現(xiàn)場(chǎng)受到干擾時(shí)，可逐步增大Δ L值，從而解決系統(tǒng)因干擾而出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動(dòng)。溫度控制器可通過設(shè)置系統(tǒng)報(bào)警設(shè)定參數(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超溫自動(dòng)報(bào)警功能，該參數(shù)用于設(shè)定系統(tǒng)報(bào)警限值。當(dāng)滿足報(bào)警條件時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警繼電器動(dòng)作(常閉觸點(diǎn)斷開/常開觸點(diǎn)吸合)，控制箱前面板的報(bào)警燈點(diǎn)亮。報(bào)警在報(bào)警因素排除后會(huì)自動(dòng)解除。系統(tǒng)報(bào)警參數(shù)也可用于避免因測(cè)量輸入值波動(dòng)而導(dǎo)致報(bào)警輸出產(chǎn)生頻繁通斷的誤動(dòng)作。溫度控制器還具有自動(dòng)保護(hù)功能，為了實(shí)現(xiàn)正確的連線操作，減少輻射試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜線路的誤連接，系統(tǒng)內(nèi)部嵌入自檢模塊，該模塊可自動(dòng)檢查系統(tǒng)接線是否正確連接，如果有誤可以自動(dòng)保護(hù)，并且顯示一定的符號(hào)表示接線錯(cuò)誤提示；如果無誤，進(jìn)入測(cè)量值正常的顯示狀態(tài)。溫度控制器可通過標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊接口來實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程連接，便于擴(kuò)展系統(tǒng)的輸出功能，串行通信接口可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，構(gòu)成性能完整的單粒子效應(yīng)溫度控制系統(tǒng)。通過windows遠(yuǎn)程登錄界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄實(shí)時(shí)監(jiān)控；并且可在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)全部系統(tǒng)參數(shù)的讀寫。系統(tǒng)在上位計(jì)算機(jī)、通訊接口或線路發(fā)生故障時(shí)，仍能保持正常工作。圖1中的真空輻照靶室包括可以提供穩(wěn)定的離子束流、試驗(yàn)所需要的真空環(huán)境、 粒子束流的診斷裝置、束流預(yù)準(zhǔn)直裝置、承載輻照控制板所需要的支架和與外界相連的 接口(法蘭)等等。通過這些裝置可以實(shí)現(xiàn)良好的靶室和靶室外界之間的通訊控制，保障試驗(yàn)所需數(shù)據(jù)的順利獲取和監(jiān)測(cè)。為了保證試驗(yàn)所需要的LET值，試驗(yàn)有時(shí)需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，因此靶室具有可以根據(jù)試驗(yàn)要求提供試驗(yàn)所需的真空環(huán)境的能力。束流預(yù)準(zhǔn)直裝置可以預(yù)先對(duì)所需粒子束斑的大小進(jìn)行約束，使得達(dá)到器件表面的粒子束斑能夠覆蓋整個(gè)器件表面，保證受輻照器件全輻照。法蘭可以實(shí)現(xiàn)外部與內(nèi)部被輻照器件之間通信的物理連接，例如加熱片、紅外探頭與溫度控制器之間的連接，就是通過法蘭和連接法蘭的高溫導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)的。支架用于對(duì)受輻照器件位置的定位，使的受輻照芯片可以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的控制下精確移動(dòng)到束斑能夠輻照到的區(qū)域。粒子束流的診斷裝置用于監(jiān)測(cè)粒子的注量率、均勻性、粒子總注量等。在真空輻照靶室中進(jìn)行的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)包括單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)、單粒子閂鎖試驗(yàn)和單粒子功能中斷試驗(yàn)等，本發(fā)明中單粒子效應(yīng)試驗(yàn)?zāi)軌蚓_檢測(cè)不同類型的單粒子翻轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，為試驗(yàn)人員提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)果，指導(dǎo)試驗(yàn)進(jìn)程的安排，單粒子效應(yīng)試驗(yàn)在單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)中完成，其中單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)主要有遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī) (上位機(jī))、輻照控制板(下位機(jī))、電源控制板和數(shù)據(jù)傳輸電纜組成。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的和下位機(jī)的通信功能，上位機(jī)具有良好的人機(jī)交互界面， 能夠根據(jù)不同的芯片管腳功能配置不同類型的試驗(yàn)電路，已實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電路的單粒子閂鎖和單粒子翻轉(zhuǎn)的檢測(cè)。下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析功能，并且下位機(jī)可配置多種緩存空間， 以滿足對(duì)大規(guī)模集成高速電路的數(shù)據(jù)采集和比較功能，系統(tǒng)中采用的前后臨近數(shù)據(jù)對(duì)比算法可以準(zhǔn)確定位發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的位置和翻轉(zhuǎn)前后的數(shù)據(jù)。電源控制板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多路電源的自動(dòng)切換，以滿足對(duì)多個(gè)芯片單獨(dú)分時(shí)供電； 輻照試驗(yàn)板完成對(duì)不同類型電路的硬兼容。在本發(fā)明溫控系統(tǒng)控制下進(jìn)行單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)的具體方法如下，如圖3所示是本發(fā)明單粒子翻轉(zhuǎn)判定流程圖(l)i = 0，讀出i地址初始的圖形碼Si和在輻照環(huán)境下讀出芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)si+1 相異或，記為Ti(2)將Si取反和Si+1相與，記為Ti(3)統(tǒng)計(jì)Ti中1的位置」，存入二維數(shù)組六(1，j)(4)將Si+1取反和Si相與；結(jié)果記為Ji
(5)統(tǒng)計(jì)Ji中1的位置k，存入二維數(shù)組B (i，k)(6)i+1 (7)返回到(1)，繼續(xù)執(zhí)行，直到i的值等于鏈長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行下一輪的讀取比較。注i =單元地址，j=單元內(nèi)的偏移地址，A(i，j)記錄0- > 1翻轉(zhuǎn)的數(shù)組，B(i, j)記錄1- > 0翻轉(zhuǎn)的數(shù)組，通過本方法可以準(zhǔn)確的定位發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的地址和翻轉(zhuǎn)類型的信息。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種溫控系統(tǒng)，其特征在于包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、溫度控制器、加熱片、紅外探頭及高溫導(dǎo)線，溫度控制器通過高溫導(dǎo)線分別與紅外探頭和加熱片進(jìn)行連接，且溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接，紅外探頭和加熱片放置在真空輻照靶室內(nèi)部，溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)放置在真空輻照靶室外部，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)溫度控制指令控制加熱片的加熱溫度，紅外探頭采集加熱片的加熱溫度反饋給溫度控制器，溫度控制器再根據(jù)反饋的加熱溫度值進(jìn)行修正調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值相同，完成溫度控制， 同時(shí)溫度控制器將最終溫度值反饋給遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫控系統(tǒng)，其特征在于所述連接溫度控制器的高溫導(dǎo)線和連接加熱片、紅外探頭的高溫導(dǎo)線通過設(shè)置在真空輻照靶室側(cè)壁上的92芯法蘭實(shí)現(xiàn)真空輻照靶室內(nèi)外系統(tǒng)的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫控系統(tǒng)，其特征在于所述加熱片通過導(dǎo)熱硅膠粘接在真空輻照靶室內(nèi)部的芯片背面，芯片由設(shè)置在真空輻照靶室外部的程控電源進(jìn)行遠(yuǎn)程供 H1^ ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫控系統(tǒng)，其特征在于所述溫度控制器包括控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊，其中控制器接收遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令，并將所述溫度控制指令譯碼為驅(qū)動(dòng)電路可識(shí)別的指令代碼，輸出給驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)接收溫度處理及校正模塊輸出的溫度修正值，調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值相同；驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收的所述指令代碼對(duì)加熱片的溫度進(jìn)行控制；溫度處理及校正模塊將紅外探頭從加熱片采集的溫度值與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的溫度控制指令中預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，并將比較后得到的溫度修正值發(fā)送給控制ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種溫控系統(tǒng)，其特征在于所述控制器、驅(qū)動(dòng)電路和溫度處理及校正模塊放置在具有抗電磁干擾能力的金屬殼體中。
6.在權(quán)利要求1所述的溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，其特征在于包括如下步驟(1)將加熱片通過導(dǎo)熱硅膠粘接在真空輻照靶室內(nèi)部的芯片背面，將芯片和加熱片一同放置在真空輻照靶室內(nèi)部的支架上，并將加熱片、紅外探頭通過高溫導(dǎo)線與真空輻照靶室外的溫度控制器連接，同時(shí)將芯片與真空輻照靶室外部的程控電源連接，將遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)與溫度控制器及程控電源連接；(2)遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)溫度控制指令中的溫度預(yù)設(shè)值對(duì)加熱片進(jìn)行加熱，并根據(jù)紅外探頭從加熱片采集的加熱溫度值對(duì)加熱片的加熱溫度進(jìn)行修正調(diào)節(jié)，使所述加熱溫度與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)溫度控制指令中的溫度預(yù)設(shè)值相同，完成對(duì)芯片的加熱；(3)開啟程控電源，利用遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)對(duì)真空輻照靶室內(nèi)部的芯片進(jìn)行供電；(4)在恒定的溫度預(yù)設(shè)值下，在真空輻照靶室內(nèi)部完成單粒子效應(yīng)試驗(yàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，其特征在于所述步驟(4)中單粒子效應(yīng)試驗(yàn)包括單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)、單粒子閂鎖試驗(yàn)和單粒子功能中斷試驗(yàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，其特征在于所述單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)的具體判定過程如下(1)首先將初始的圖形碼Si寫入到被輻照芯片，完成對(duì)被輻照芯片的初始測(cè)試向量的設(shè)定；(2)在輻照環(huán)境下讀出被輻照芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)Si+1，并將所述讀出的數(shù)據(jù)Si+1進(jìn)行緩存；(3)將所述初始的圖形碼Si與所述讀出的數(shù)據(jù)Si+1進(jìn)行比較，比較過程如下a、將同一地址i單元初始的圖形碼Si取反，并與輻照環(huán)境下讀出芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)Si+1 相與，得到相應(yīng)的一組新序列Ti，設(shè)j為序列的內(nèi)部相對(duì)偏移地址，則若T(i，j)的值為1，則數(shù)組Ti中第j位置的數(shù)據(jù)發(fā)生了 O- > 1翻轉(zhuǎn)； 若T(i，j)的值為0，則數(shù)組Ti中第j位置的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生0- > 1翻轉(zhuǎn)；b、將同一地址i單元初始的圖形碼Si和輻照環(huán)境下讀出芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)Si+1的非相與，得到相應(yīng)的一組新序列Ji，設(shè)k為Ji序列內(nèi)部的相對(duì)偏移地址，則若J(i，j)的值為1，則數(shù)組Ji中第j位置的數(shù)據(jù)發(fā)生了 1- > 0翻轉(zhuǎn)； 若J(i，j)的值為0，則數(shù)組Ji中第j位置的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生1- > 0翻轉(zhuǎn)；c、統(tǒng)計(jì)T(i，j)與J(i，j)之和，為總的單粒子翻轉(zhuǎn)次數(shù)；(4)重置測(cè)試碼，回到步驟(I)0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溫控系統(tǒng)及在該溫控系統(tǒng)下進(jìn)行單粒子效應(yīng)試驗(yàn)的方法，該溫控系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、溫度控制器、加熱片、紅外探頭及高溫導(dǎo)線，溫度控制器通過高溫導(dǎo)線分別與紅外探頭和加熱片進(jìn)行連接，且溫度控制器與遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)連接，遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)將溫度控制指令發(fā)送給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)溫度控制指令控制加熱片的加熱，紅外探頭采集加熱片的加熱溫度反饋給溫度控制器，溫度控制器再根據(jù)反饋的加熱溫度值進(jìn)行修正調(diào)節(jié)加熱片的加熱溫度，使加熱溫度與預(yù)設(shè)的溫度值相同，該溫控系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程在線自動(dòng)校準(zhǔn)、測(cè)量精確穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、可自我保護(hù)、兼容性強(qiáng)，可以滿足不同溫度下的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)需求。
文檔編號(hào)G01R31/302GK102243502SQ20111006930
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者于春青, 杜守剛, 楊曉飛, 范隆, 董攀, 賈海濤, 鄭宏超 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七二研究所, 北京時(shí)代民芯科技有限公司