TPC/AliTPCCalibVdrift.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
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  17 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  18 //                                                                           //
  19 // Class describing the Vdrift dependencies on E,T,P and GasComposition      //
  20 // Authors: Stefan Rossegger, Haavard Helstrup                               //
  21 //                                                                           //
  22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 #include "TSystem.h"
  25 #include "TObject.h"
  26 #include "TMath.h"
  27 #include "AliTPCTempMap.h"
  28 #include "AliTPCSensorTempArray.h"
  29
  30 #include "AliTPCCalibVdrift.h"
  31
  32 ClassImp(AliTPCCalibVdrift)
  33
  34 namespace paramDefinitions {
  35
  36     // Standard Conditions used as origin in the Magbolz simulations
  37     // Dimesions E [kV/cm], T [K], P [TORR], Cco2 [%], Cn2 [%]
  38     const Double_t kstdE = 400;
  39     const Double_t kstdT = 293;
  40     const Double_t kstdP = 744;
  41     const Double_t kstdCco2 = 9.52;
  42     const Double_t kstdCn2 = 4.76;
  43     // Driftvelocity at Standardcontitions [cm/microSec]
  44     const Double_t kstdVdrift = 2.57563;
  45
  46     // Vdrift dependencies simulated with Magbolz [%(Vdrift)/[unit]]
  47     const Double_t kdvdE = 0.24;
  48     const Double_t kdvdT = 0.30;
  49     const Double_t kdvdP = -0.13;
  50     const Double_t kdvdCco2 = -6.60;
  51     const Double_t kdvdCn2 = -1.74;
  52
  53     Double_t krho = 0.934246; // density of TPC-Gas [kg/m^3]
  54                               // method of calculation: weighted average
  55     Double_t kg = 9.81;
  56 }
  57
  58 using namespace paramDefinitions;
  59
  60 AliTPCCalibVdrift::AliTPCCalibVdrift(AliTPCSensorTempArray *SensTemp, AliDCSSensor *SensPres, TObject *SensGasComp):
  61   TNamed(),
  62   fSensTemp(0),
  63   fSensPres(0),
  64   fTempMap(0),
  65   fSensGasComp(0)
  66 {
  67   //
  68   //  Standard constructor
  69   //
  70
  71   fSensTemp = SensTemp;
  72   fSensPres = SensPres;
  73   fTempMap  = new AliTPCTempMap(fSensTemp);
  74   fSensGasComp = SensGasComp;
  75 }
  76
  77 AliTPCCalibVdrift::AliTPCCalibVdrift(const AliTPCCalibVdrift& source) :
  78   TNamed(source),
  79   fSensTemp(source.fSensTemp),
  80   fSensPres(source.fSensPres),
  81   fTempMap(source.fTempMap),
  82   fSensGasComp(source.fSensGasComp)
  83 {
  84   //
  85   //  Copy constructor
  86   //
  87 }
  88
  89 //_____________________________________________________________________________
  90
  91 AliTPCCalibVdrift& AliTPCCalibVdrift::operator=(const AliTPCCalibVdrift& source){
  92   //
  93   // assignment operator
  94   //
  95   if (&source == this) return *this;
  96   new (this) AliTPCCalibVdrift(source);
  97
  98   return *this;
  99 }
 100
 101 //_____________________________________________________________________________
 102 AliTPCCalibVdrift::~AliTPCCalibVdrift()
 103 {
 104   //
 105   // AliTPCCalibVdrift destructor
 106   //
 107
 108 }
 109
 110 Double_t AliTPCCalibVdrift::GetPTRelative(UInt_t timeSec, Int_t side){
 111   //
 112   // Get Relative difference of p/T for given time stamp
 113   // timeSec - absolute time
 114   // side    - 0 - A side 1 -C side
 115   //
 116   TTimeStamp tstamp(timeSec);
 117   if (!fSensPres) return 0;
 118   Double_t pressure    = fSensPres->GetValue(tstamp);
 119   TLinearFitter * fitter = fTempMap->GetLinearFitter(3,side,tstamp);
 120   if (!fitter) return 0;
 121   TVectorD vec;
 122   fitter->GetParameters(vec);
 123   delete fitter;
 124   if (vec[0]<10) return 0;
 125   Double_t  temperature = vec[0]+273.15;
 126   Double_t povertMeas = pressure/temperature;
 127   const Double_t torrTokPascal = 0.75006;
 128   Double_t povertNom =  kstdP/(torrTokPascal*kstdT);
 129   return povertMeas/povertNom;
 130 }
 131
 132
 133 //_____________________________________________________________________________
 134 Double_t AliTPCCalibVdrift::VdriftLinearHyperplaneApprox(Double_t dE, Double_t dT, Double_t dP, Double_t dCco2, Double_t dCn2)
 135 {
 136   //
 137   // Returns approximated value for the driftvelocity based on
 138   // linear Hyperplane approximation (~ Taylorapproximation of 1st order)
 139   //
 140
 141   Double_t vdrift = (dE*kdvdE+dT*kdvdT+dP*kdvdP+dCco2*kdvdCco2+dCn2*kdvdCn2);
 142
 143   return vdrift;
 144
 145 }
 146 //_____________________________________________________________________________
 147
 148 Double_t AliTPCCalibVdrift::GetVdriftNominal()
 149 {
 150   // returns nominal Driftvelocity at StandardConditions
 151   return kstdVdrift;
 152 }
 153
 154 //_____________________________________________________________________________
 155
 156 Double_t AliTPCCalibVdrift::GetVdriftChange(Double_t x, Double_t y, Double_t z, UInt_t timeSec)
 157 {
 158   //
 159   // Calculates Vdrift change in percent of Vdrift_nominal
 160   // (under nominal conditions) at x,y,z,timeSec
 161   //
 162
 163   // Get E-field Value --------------------------
 164   Double_t dE = 0; //FIXME: eventually include Field-Inhomogenities
 165
 166   // Get Temperature Value ----------------------
 167   AliTPCTempMap *tempMap = fTempMap;
 168   Double_t tempValue = tempMap->GetTemperature(x, y, z, timeSec);
 169   Double_t dT = tempValue+273.15 - kstdT;
 170
 171   // Get Main Pressure Value ---------------------
 172   // FIXME: READ REAL PRESSURE SENSOR
 173   //        through TObject *fSensPres;
 174   //        e.g. Double_t PO = fSensPres->GetValue(timeSec);
 175   Double_t p0 = 744;
 176   // recalculate Pressure according to height in TPC and transform to
 177   // TORR (with simplified hydrostatic formula)
 178   Double_t dP = p0 - krho*kg*y/10000 /1000*760 - kstdP;
 179
 180   // Get GasComposition
 181   // FIXME: include Goofy values for CO2 and N2 conzentration out of DCS?
 182   //   through TObject *fSensGasComp and calculate difference to stdCondit.
 183   Double_t dCco2 = 0;
 184   Double_t dCn2 = 0;
 185
 186   // Calculate change in drift velocity in terms of Vdrift_nominal
 187   Double_t vdrift = VdriftLinearHyperplaneApprox(dE, dT, dP, dCco2, dCn2);
 188
 189   return vdrift;
 190 }
 191
 192 //_____________________________________________________________________________
 193
 194 Double_t AliTPCCalibVdrift::GetMeanZVdriftChange(Double_t x, Double_t y, UInt_t timeSec)
 195 {
 196   //
 197   // Calculates Meanvalue in z direction of Vdrift change in percent
 198   // of Vdrift_nominal (under standard conditions) at position x,y,timeSec
 199   // with help of 'nPopints' base points
 200   //
 201
 202   Int_t nPoints = 5;
 203
 204   Double_t vdriftSum = 0;
 205
 206   for (Int_t i = 0; i<nPoints; i++) {
 207     Double_t z = (Double_t)i/(nPoints-1)*500-250;
 208     vdriftSum = vdriftSum + GetVdriftChange(x, y, z, timeSec);
 209   }
 210
 211   Double_t meanZVdrift = vdriftSum/nPoints;
 212
 213   return meanZVdrift;
 214
 215 }
 216
 217 //_____________________________________________________________________________
 218
 219 TGraph *AliTPCCalibVdrift::MakeGraphMeanZVdriftChange(Double_t x, Double_t y, Int_t nPoints)
 220 {
 221   //
 222   // Make graph from start time to end time of Mean Drift Velocity in
 223   // Z direction at given x and y position
 224   //
 225
 226   UInt_t startTime = fSensTemp->GetStartTime();
 227   UInt_t endTime = fSensTemp->GetEndTime();
 228
 229   UInt_t stepTime = (endTime - startTime)/nPoints;
 230
 231
 232   Double_t *xvec = new Double_t[nPoints];
 233   Double_t *yvec = new Double_t[nPoints];
 234
 235   for (Int_t ip=0; ip<nPoints; ip++) {
 236     xvec[ip] = startTime+ip*stepTime;
 237     yvec[ip] = GetMeanZVdriftChange(x, y, ip*stepTime);
 238   }
 239
 240   TGraph *graph = new TGraph(nPoints,xvec,yvec);
 241
 242   delete [] xvec;
 243   delete [] yvec;
 244
 245   graph->GetXaxis()->SetTimeDisplay(1);
 246   graph->GetXaxis()->SetLabelOffset(0.02);
 247   graph->GetXaxis()->SetTimeFormat("#splitline{%d/%m}{%H:%M}");
 248
 249   return graph;
 250 }