ITS/AliITSOnlineSDDInjectors.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2007-2009, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15 #include "AliITSOnlineSDDInjectors.h"
  16 #include <TH2F.h>
  17 #include <TGraphErrors.h>
  18 #include <TMath.h>
  19
  20 /* $Id$ */
  21
  22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  23 //                                                               //
  24 // Implementation of the class used for SDD injector analysis    //
  25 // Origin: F.Prino, Torino, prino@to.infn.it                     //
  26 //                                                               //
  27 ///////////////////////////////////////////////////////////////////
  28
  29 ClassImp(AliITSOnlineSDDInjectors)
  30
  31 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkSaturation = 1008.;
  32 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultLThreshold = 5.;
  33 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultHThreshold = 25.;
  34 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultMinSpeed = 5.5;
  35 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultMaxSpeed = 9.0;
  36 const Float_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultMaxErr = 1.5;
  37 const Int_t   AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultPolOrder = 3;
  38 const UShort_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultTbMin[kInjLines] = {20,90,170};
  39 const UShort_t AliITSOnlineSDDInjectors::fgkDefaultTbMax[kInjLines] = {50,160,240};
  40
  41 //______________________________________________________________________
  42 AliITSOnlineSDDInjectors::AliITSOnlineSDDInjectors():AliITSOnlineSDD(),fHisto(),fTbZero(0.),fParam(),fPolOrder(0),fMinDriftSpeed(0.),fMaxDriftSpeed(0.),fMaxDriftSpeedErr(0.),fLowThreshold(0.),fHighThreshold(0.),fFirstPadForFit(0),fLastPadForFit(0),fPadStatusCutForFit(0)
  43 {
  44   // default constructor
  45   SetPositions();
  46   SetDefaults();
  47 }
  48 //______________________________________________________________________
  49 AliITSOnlineSDDInjectors::AliITSOnlineSDDInjectors(Int_t nddl, Int_t ncarlos, Int_t sid):AliITSOnlineSDD(nddl,ncarlos,sid),fHisto(),fTbZero(0.),fParam(),fPolOrder(0),fMinDriftSpeed(0.),fMaxDriftSpeed(0.),fMaxDriftSpeedErr(0.),fLowThreshold(0.),fHighThreshold(0.),fFirstPadForFit(0),fLastPadForFit(0),fPadStatusCutForFit(0)
  50 {
  51 // standard constructor
  52   SetPositions();
  53   SetDefaults();
  54 }
  55 //______________________________________________________________________
  56 AliITSOnlineSDDInjectors::~AliITSOnlineSDDInjectors(){
  57   // Destructor
  58   // fHisto should not be deleted here because it points to an histo created
  59   // by the external code which calls the method AnalyzeEvent
  60   // if(fHisto) delete fHisto;
  61   if(fParam) delete [] fParam;
  62 }
  63 //______________________________________________________________________
  64 void AliITSOnlineSDDInjectors::SetDefaults(){
  65   for(Int_t i=0;i<kInjLines;i++)
  66     SetInjLineRange(i,fgkDefaultTbMin[i],fgkDefaultTbMax[i]);
  67   SetThresholds(fgkDefaultLThreshold,fgkDefaultHThreshold);
  68   SetPolOrder(fgkDefaultPolOrder);
  69   SetMinDriftSpeed(fgkDefaultMinSpeed);
  70   SetMaxDriftSpeed(fgkDefaultMaxSpeed);
  71   SetMaxDriftSpeedErr(fgkDefaultMaxErr);
  72   SetFitLimits(1,kInjPads-2); // exclude first and last pad
  73   SetPadStatusCutForFit();
  74 }
  75 //______________________________________________________________________
  76 void AliITSOnlineSDDInjectors::SetPositions(){
  77   //
  78   Float_t xLinFromCenterUm[kInjLines]={31860.,17460.,660.};
  79   Float_t xAnodeFromCenterUm=35085;
  80   for(Int_t i=0;i<kInjLines;i++){
  81     fPosition[i]=xAnodeFromCenterUm-xLinFromCenterUm[i];
  82     fPosition[i]/=10000.; // from microns to cm
  83   }
  84 }
  85 //______________________________________________________________________
  86 void AliITSOnlineSDDInjectors::Reset(){
  87   //
  88   for(Int_t i=0;i<kInjPads;i++){
  89     fDriftSpeed[i]=0.;
  90     fDriftSpeedErr[i]=0.;
  91   }
  92   for(Int_t i=0;i<kInjPads;i++){
  93     for(Int_t j=0;j<kInjLines;j++){
  94       fGoodInj[i][j]=0;
  95       fCentroid[i][j]=0.;
  96       fRMSCentroid[i][j]=0.;
  97     }
  98   }
  99 }
 100 //______________________________________________________________________
 101 void AliITSOnlineSDDInjectors::AnalyzeEvent(TH2F* his){
 102   //
 103   Reset();
 104   fHisto=his;
 105   FindGoodInjectors();
 106   FindCentroids();
 107   CalcTimeBinZero();
 108   for(Int_t j=0;j<kInjPads;j++) CalcDriftSpeed(j);
 109   FitDriftSpeedVsAnode();
 110 }
 111 //______________________________________________________________________
 112 TGraphErrors* AliITSOnlineSDDInjectors::GetTimeVsDistGraph(Int_t jpad) const{
 113   //
 114   const Int_t kPts=kInjLines+1;
 115   Float_t x[kPts],y[kPts],ex[kPts],ey[kPts];
 116   x[0]=0.;
 117   ex[0]=0.;
 118   y[0]=fTbZero;
 119   ey[0]=0.;
 120   for(Int_t i=0;i<kInjLines;i++){
 121     x[i+1]=fPosition[i];
 122     ex[i+1]=0.;
 123     y[i+1]=fCentroid[jpad][i];
 124     ey[i+1]=fRMSCentroid[jpad][i];
 125   }
 126   TGraphErrors *g=new TGraphErrors(4,x,y,ex,ey);
 127   return g;
 128 }
 129
 130 //______________________________________________________________________
 131 TGraphErrors* AliITSOnlineSDDInjectors::GetDriftSpeedGraph() const{
 132   //
 133   Int_t ipt=0;
 134   TGraphErrors *g=new TGraphErrors(0);
 135   for(Int_t i=0;i<kInjPads;i++){
 136     if(fDriftSpeed[i]>0){
 137       g->SetPoint(ipt,GetAnodeNumber(i),fDriftSpeed[i]);
 138       g->SetPointError(ipt,0,fDriftSpeedErr[i]);
 139       ipt++;
 140     }
 141   }
 142   return g;
 143 }
 144 //______________________________________________________________________
 145 void AliITSOnlineSDDInjectors::CalcTimeBinZero(){
 146   //
 147   Float_t tzero=0.,intCont=0.;
 148   for(Int_t ian=0;ian<fgkNAnodes;ian++){
 149     for(Int_t itb=1;itb<fTbMin[0];itb++){
 150       Float_t cont=fHisto->GetBinContent(itb,ian+1);
 151       if(cont>fLowThreshold){
 152         tzero+=cont*float(itb);
 153         intCont+=cont;
 154       }
 155     }
 156   }
 157   if(intCont>0) fTbZero=tzero/intCont;
 158 }
 159 //______________________________________________________________________
 160 void AliITSOnlineSDDInjectors::FitDriftSpeedVsAnode(){
 161   // fits the anode dependence of drift speed with a polynomial function
 162   const Int_t kNn=fPolOrder+1;
 163   Float_t **mat = new Float_t*[kNn];
 164   for(Int_t i=0; i < kNn; i++) mat[i] = new Float_t[kNn];
 165   Float_t *vect = new Float_t[kNn];
 166
 167   for(Int_t k1=0;k1<kNn;k1++){
 168     vect[k1]=0;
 169     for(Int_t k2=0;k2<kNn;k2++){
 170       mat[k1][k2]=0;
 171     }
 172   }
 173   for(Int_t k1=0;k1<kNn;k1++){
 174     for(Int_t jpad=fFirstPadForFit; jpad<=fLastPadForFit; jpad++){
 175       Float_t x=(Float_t)GetAnodeNumber(jpad);
 176       if(fDriftSpeed[jpad]>0 && GetInjPadStatus(jpad)>fPadStatusCutForFit){
 177           vect[k1]+=fDriftSpeed[jpad]*TMath::Power(x,k1)/TMath::Power(fDriftSpeedErr[jpad],2);
 178           for(Int_t k2=0;k2<kNn;k2++){
 179
 180             mat[k1][k2]+=TMath::Power(x,k1+k2)/TMath::Power(fDriftSpeedErr[jpad],2);
 181           }
 182       }
 183     }
 184   }
 185   Int_t *iPivot = new Int_t[kNn];
 186   Int_t *indxR = new Int_t[kNn];
 187   Int_t *indxC = new Int_t[kNn];
 188   for(Int_t i=0;i<kNn;i++) iPivot[i]=0;
 189   Int_t iCol=-1,iRow=-1;
 190   for(Int_t i=0;i<kNn;i++){
 191     Float_t big=0.;
 192     for(Int_t j=0;j<kNn;j++){
 193       if(iPivot[j]!=1){
 194         for(Int_t k=0;k<kNn;k++){
 195            if(iPivot[k]==0){
 196              if(TMath::Abs(mat[j][k])>=big){
 197                big=TMath::Abs(mat[j][k]);
 198                iRow=j;
 199                iCol=k;
 200              }
 201           }
 202         }
 203       }
 204     }
 205     iPivot[iCol]++;
 206     Float_t aux;
 207     if(iRow!=iCol){
 208       for(Int_t l=0;l<kNn;l++){
 209         aux=mat[iRow][l];
 210         mat[iRow][l]=mat[iCol][l];
 211         mat[iCol][l]=aux;
 212       }
 213       aux=vect[iRow];
 214       vect[iRow]=vect[iCol];
 215       vect[iCol]=aux;
 216     }
 217     indxR[i]=iRow;
 218     indxC[i]=iCol;
 219     if(mat[iCol][iCol]==0) break;
 220     Float_t pivinv=1./mat[iCol][iCol];
 221     mat[iCol][iCol]=1;
 222     for(Int_t l=0;l<kNn;l++) mat[iCol][l]*=pivinv;
 223     vect[iCol]*=pivinv;
 224     for(Int_t m=0;m<kNn;m++){
 225       if(m!=iCol){
 226         aux=mat[m][iCol];
 227         mat[m][iCol]=0;
 228         for(Int_t n=0;n<kNn;n++) mat[m][n]-=mat[iCol][n]*aux;
 229         vect[m]-=vect[iCol]*aux;
 230       }
 231     }
 232   }
 233   delete [] iPivot;
 234   delete [] indxR;
 235   delete [] indxC;
 236
 237   if(fParam) delete [] fParam;
 238   fParam=new Float_t[kNn];
 239   for(Int_t i=0; i<kNn;i++)fParam[i]=vect[i];
 240
 241   for(Int_t i=0; i < kNn; i++) delete [] mat[i];
 242   delete [] mat;
 243   delete [] vect;
 244 }
 245 //______________________________________________________________________
 246 void AliITSOnlineSDDInjectors::CalcDriftSpeed(Int_t jpad){
 247   //
 248   Float_t sumY=0,sumX=0,sumXX=0,sumYY=0.,sumXY=0,sumWEI=0.;
 249   Int_t npt=0;
 250   Float_t y[kInjLines],ey[kInjLines];
 251   Float_t tzero=0,erry=0;
 252   for(Int_t i=0;i<kInjLines;i++){
 253     y[i]=fCentroid[jpad][i];
 254     ey[i]=fRMSCentroid[jpad][i];
 255   }
 256   for(Int_t i=0;i<kInjLines;i++){
 257     if(fGoodInj[jpad][i] && ey[i]!=0){
 258       sumY+=y[i]/ey[i]/ey[i];
 259       sumX+=fPosition[i]/ey[i]/ey[i];
 260       sumXX+=fPosition[i]*fPosition[i]/ey[i]/ey[i];
 261       sumYY+=y[i]*y[i]/ey[i]/ey[i];
 262       sumXY+=fPosition[i]*y[i]/ey[i]/ey[i];
 263       sumWEI+=1./ey[i]/ey[i];
 264       tzero=fTbZero/ey[i]/ey[i];
 265       erry=ey[i];
 266       npt++;
 267     }
 268   }
 269   Float_t vel=0,evel=0;
 270   if(npt>1){
 271     Float_t slope=(sumWEI*sumXY-sumY*sumX)/(sumWEI*sumXX-sumX*sumX);
 272     Float_t eslope=TMath::Sqrt(sumWEI/(sumWEI*sumXX-sumX*sumX));
 273     if(slope!=0){
 274       vel=1./slope*10000./25.;// micron/ns
 275       evel=eslope/slope/slope*10000./25.;// micron/ns
 276     }
 277   }
 278   if(npt==1){
 279     Float_t slope=(sumY-tzero)/sumX;
 280     Float_t eslope=erry/sumX;
 281     if(slope!=0){
 282       vel=1./slope*10000./25.;// micron/ns
 283       evel=eslope/slope/slope*10000./25.;// micron/ns
 284     }
 285   }
 286   if(vel>fMaxDriftSpeed||vel<fMinDriftSpeed || evel>fMaxDriftSpeedErr){
 287     vel=0.;
 288     evel=0.;
 289   }
 290   fDriftSpeed[jpad]=vel;
 291   fDriftSpeedErr[jpad]=evel;
 292 }
 293 //______________________________________________________________________
 294 Int_t AliITSOnlineSDDInjectors::GetAnodeNumber(Int_t iInjPad) const{
 295   //
 296   Int_t ian=-1;
 297   if(iInjPad>=kInjPads) return ian;
 298   if(!fSide){
 299     ian=iInjPad*8;
 300     if(iInjPad==32) ian--;
 301   }else{
 302     ian=iInjPad*8-1;
 303     if(iInjPad==0) ian=0;
 304   }
 305   return ian;
 306 }
 307 //______________________________________________________________________
 308 Int_t AliITSOnlineSDDInjectors::GetInjPadNumberFromAnode(Int_t nAnode) const{
 309   //
 310   Int_t iInjPad=-1;
 311   if(!fSide){
 312     if(nAnode%8==0) iInjPad=nAnode/8;
 313     if(nAnode==255) iInjPad=32;
 314   }else{
 315     if(nAnode%8==7) iInjPad=1+nAnode/8;
 316     if(nAnode==0) iInjPad=0;
 317   }
 318   if(nAnode>=256) iInjPad=-1;
 319   return iInjPad;
 320 }
 321 //______________________________________________________________________
 322 Int_t AliITSOnlineSDDInjectors::GetInjPadStatus(Int_t jpad) const{
 323   // returns an integer value with status of injector lines for given pad/anode
 324   // status=7  -->  111  all injector are good
 325   // status=6  -->  110  1st line (close to anodes) is bad, other two are good
 326   // ....
 327   // status=1  -->  001  only 1st line (close to anodes) good
 328   // status=0  -->  000  all lines are bad
 329   Int_t istatus=0;
 330   if(jpad>=0 && jpad<kInjPads){
 331     for(Int_t jlin=0;jlin<kInjLines;jlin++) istatus+=fGoodInj[jpad][jlin]<<jlin;
 332   }
 333   return istatus;
 334 }
 335 //______________________________________________________________________
 336 void AliITSOnlineSDDInjectors::FindGoodInjectors(){
 337   //
 338   for(Int_t jpad=0;jpad<kInjPads;jpad++){
 339     Int_t ian=GetAnodeNumber(jpad);
 340     for(Int_t jlin=0;jlin<kInjLines;jlin++){
 341       for(Int_t jjj=fTbMin[jlin];jjj<fTbMax[jlin];jjj++){
 342         Float_t c1=fHisto->GetBinContent(jjj,ian+1);
 343         Float_t c2=fHisto->GetBinContent(jjj+1,ian+1);
 344         Float_t c3=fHisto->GetBinContent(jjj+2,ian+1);
 345         if(c1>fLowThreshold && c2>fHighThreshold && c3>fLowThreshold){
 346           fGoodInj[jpad][jlin]=1;
 347           break;
 348         }
 349       }
 350     }
 351   }
 352 }
 353 //______________________________________________________________________
 354 void AliITSOnlineSDDInjectors::FindCentroids(){
 355   //
 356   for(Int_t jpad=0;jpad<kInjPads;jpad++){
 357     Int_t ian=GetAnodeNumber(jpad);
 358     for(Int_t jlin=0;jlin<kInjLines;jlin++){
 359       if(!fGoodInj[jpad][jlin]) continue;
 360       Float_t maxcont=0;
 361       Int_t ilmax=-1;
 362       for(Int_t jjj=fTbMin[jlin];jjj<fTbMax[jlin];jjj++){
 363         Float_t cont=fHisto->GetBinContent(jjj,ian+1);
 364         if(cont>maxcont){
 365           maxcont=cont;
 366           ilmax=jjj;
 367         }
 368       }
 369       Float_t intCont=0;
 370       Int_t jjj=ilmax;
 371       while(1){
 372         Float_t cont=fHisto->GetBinContent(jjj,ian+1);
 373         if(cont<fLowThreshold) break;
 374         if(cont<fgkSaturation){
 375           fCentroid[jpad][jlin]+=cont*(Float_t)jjj;
 376           fRMSCentroid[jpad][jlin]+=cont*TMath::Power((Float_t)jjj,2);
 377           intCont+=cont;
 378         }
 379         jjj--;
 380       }
 381       jjj=ilmax+1;
 382       while(1){
 383         Float_t cont=fHisto->GetBinContent(jjj,ian+1);
 384         if(cont<fLowThreshold) break;
 385         if(cont<fgkSaturation){
 386           fCentroid[jpad][jlin]+=cont*float(jjj);
 387           fRMSCentroid[jpad][jlin]+=cont*TMath::Power((Float_t)jjj,2);
 388           intCont+=cont;
 389         }
 390         jjj++;
 391       }
 392       if(intCont>0){
 393         fCentroid[jpad][jlin]/=intCont;
 394         fRMSCentroid[jpad][jlin]=TMath::Sqrt(fRMSCentroid[jpad][jlin]/intCont-fCentroid[jpad][jlin]*fCentroid[jpad][jlin]);
 395       }
 396       else{
 397         fCentroid[jpad][jlin]=0.;
 398         fRMSCentroid[jpad][jlin]=0.;
 399         fGoodInj[jpad][jlin]=0;
 400       }
 401       if(fRMSCentroid[jpad][jlin]==0) fGoodInj[jpad][jlin]=0;
 402     }
 403   }
 404 }
 405 //______________________________________________________________________
 406 void AliITSOnlineSDDInjectors::PrintInjectorStatus(){
 407   //
 408   for(Int_t jpad=0;jpad<kInjPads;jpad++){
 409     printf("Line%d-Anode%d: %d %d %d\n",jpad,GetAnodeNumber(jpad),fGoodInj[jpad][0],fGoodInj[jpad][1],fGoodInj[jpad][2]);
 410   }
 411 }
 412 //______________________________________________________________________
 413 void AliITSOnlineSDDInjectors::PrintCentroids(){
 414   //
 415   for(Int_t jpad=0;jpad<kInjPads;jpad++){
 416     printf("Line%d-Anode%d: %f+-%f %f+-%f %f+-%f\n",jpad,GetAnodeNumber(jpad),fCentroid[jpad][0],fRMSCentroid[jpad][0],fCentroid[jpad][1],fRMSCentroid[jpad][1],fCentroid[jpad][2],fRMSCentroid[jpad][2]);
 417   }
 418 }
 419 //______________________________________________________________________
 420 void AliITSOnlineSDDInjectors::WriteToASCII(Int_t evNumb, UInt_t timeStamp, Int_t optAppend){
 421   //
 422   Char_t outfilnam[100];
 423   sprintf(outfilnam,"SDDinj_ddl%02dc%02d_sid%d.data",fDDL,fCarlos,fSide);
 424   FILE* outf;
 425   if(optAppend==0){
 426     outf=fopen(outfilnam,"w");
 427     fprintf(outf,"%d\n",fPolOrder);
 428   }
 429   else outf=fopen(outfilnam,"a");
 430   fprintf(outf,"%d   %d   ",evNumb,timeStamp);
 431   for(Int_t ic=0;ic<fPolOrder+1;ic++){
 432     fprintf(outf,"%G ",fParam[ic]);
 433   }
 434   fprintf(outf,"\n");
 435   fclose(outf);
 436 }