此 澳大利亚同步加速器 通过将电子加速到光速，产生强大的光束（称为光束线）。当这些电子转动时，它们会释放高能 X 射线，然后可用于开展从医学和食品研究到先进材料和纳米技术实验等各种实验的研究。
由于研究领域如此广泛，澳大利亚同步加速器必须控制和与大量测试仪器进行通信。实验物理和工业控制系统，或 史诗是一个公共开源项目，由世界上许多最负盛名的科学设施合作创建，用于大规模分布式控制系统应用。澳大利亚同步加速器设施内的所有测试仪器都必须通过其现有的 EPICS 基础设施进行控制，以实现高效、精确的设备管理。
澳大利亚同步加速器高级控制工程师 Brett Alda 听说了 Moku 设备，自愿利用自己的时间来开发软件 EPICS 驱动程序 使用现成的 Python API这种方法将帮助全球各地的研究人员将可重构的 Moku 仪器套件集成到他们的 EPICS 基础设施中。在同步加速器科学团队和管理层的支持下，可以在图 1 中的测试站看到 Moku 设备。
图 1：Moku 设备安装在澳大利亚同步加速器的 ADS1 样品测角仪上，用于测量样品的应变、温度或电荷等。X 射线探测器将捕捉 X 射线与样品相互作用产生的衍射图。
Moku:Pro 是一款基于 FPGA 的设备，提供一套可重构仪器，包括 示波器 和 频谱分析仪 先进的光学仪器，如 锁相放大器 和 激光锁频/稳频器.
面临挑战
澳大利亚同步加速器仅靠一个设施就能满足来自各个领域的众多研究人员的需求。它拥有各种各样的设备，研究人员必须能够通过 EPICS 界面访问和控制所有设备。虽然 EPICS 在物理学界广为人知，但市场上的许多测试仪器都没有现有的 EPICS 驱动程序，这对在同步加速器上开展的项目来说是一种风险。这种限制通常意味着 Brett 和他的团队必须选择具有现有 EPICS 支持的设备，即使新设备可能更好地满足不同用户的独特测试和测量要求，因为为新仪器编写驱动程序可能既耗时又困难。研究人员可以使用 14 条光束线，还有 XNUMX 条光束线正在开发中，他们需要能够通过 EPICS 界面轻松控制和监控的新设备，同时还要提供所需的灵活性，以支持同步加速器用户不断发展的前沿需求。
“我们需要一些适应性更强的东西来满足最广泛的需求，”布雷特说。
除了满足用户独特而多样的需求外，澳大利亚同步加速器还在辐射环境中使用极强的光束。研究人员经常需要在两种方式之间进行权衡：是将设备放置在放射性区域之外，使用长电缆（这会带来延迟并降低性能）；还是将设备屏蔽辐射，并将其放置在靠近实验的地方。
解决方案
在短短几个工作会议中，Brett 利用 Moku Python API 将 Moku:Pro 集成到他们现有的控制基础设施中，验证信号如图 2 所示。为了实现 Python/EPICS 通信，Brett 使用了 pyDevSup。
“我没花太多时间就实现了一个基本框架，”他说。“至于设置它来更改参数和捕获数据，这相当简单。”
在多功能性和可重构性至关重要的环境中，Moku 有助于满足前沿科学研究人员不可预测且不断变化的需求。由于其灵活的基于 FPGA 的架构，Moku 可满足以高记录速度进行光谱实验的研究人员、以较低分辨率进行衍射实验的研究人员等的需求。
驱动程序中需要做更多的工作来控制所有仪器的所有参数，但框架显示该设备可以与 EPICS 集成，并且 API 让我们可以轻松进行开发，这意味着团队可以使用 Moku 系列的设备，而不用担心它们无法与系统的其他部分集成。
结果
使用方便 魔库API 可以将 Moku 无缝集成到设施内使用的现有 EPICS 框架中。这将使研究人员能够在各种实验中捕获模拟测量值。无论研究人员是从应变计、温度传感器、光电探测器还是其他传感器捕获模拟测量值，Moku 与 EPICS 的集成都可以实现快速、同步的数据记录，从而帮助进行无数实验。
除了高效灵活的仪器控制外，Brett 还计划整合 Moku:Go 作为一种经济高效、紧凑的测试系统，它可以进入敏感的放射性环境，以便在危险环境中轻松捕获数据。
“拥有一台体积虽小但功能强大的设备对我们来说是一件好事，”布雷特说。“物有所值。”
通过将其广泛的 EPICS 数据库 借助 Moku API 的灵活性，澳大利亚同步加速器团队展示了如何快速将 Moku 设备集成到他们的设施中。Brett 计划继续开发驱动程序，并与 EPICS 社区分享他的努力成果，并回馈项目，帮助其他人使用 EPICS 控制 Moku 设备。未来，Brett 计划扩展 Moku 用例，探索小众应用，例如使用 Moku 时间间隔与频率分析仪 评估光束线性能。
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