TPC/AliTPCTempMap.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, 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  *                                                                        *
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   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
  16
  17 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  18 //                                                                           //
  19 //  TPC calibration class for temperature maps and tendencies                //
  20 //  (based on TPC Temperature Sensors and FiniteElement Simulation)          //
  21 //                                                                           //
  22 //  Authors: Stefan Rossegger, Haavard Helstrup                              //
  23 //                                                                           //
  24 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  25
  26 #include "AliTPCSensorTempArray.h"
  27 #include "TLinearFitter.h"
  28 #include "TString.h"
  29 #include "TGraph2D.h"
  30
  31 #include "AliTPCTempMap.h"
  32
  33
  34 ClassImp(AliTPCTempMap)
  35
  36   const char kStringFEsimulation[] = "FEsimulation.txt";
  37
  38 //_____________________________________________________________________________
  39 AliTPCTempMap::AliTPCTempMap(AliTPCSensorTempArray *sensorDCS):
  40   TNamed(),
  41   ft(0),
  42   fStringFEsimulation(kStringFEsimulation)
  43 {
  44   //
  45   // AliTPCTempMap default constructor
  46   //
  47
  48   ft = sensorDCS;
  49
  50 }
  51
  52 //_____________________________________________________________________________
  53 AliTPCTempMap::AliTPCTempMap(const AliTPCTempMap &c):
  54   TNamed(c),
  55   ft(c.ft),
  56   fStringFEsimulation(c.fStringFEsimulation)
  57 {
  58   //
  59   // AliTPCTempMap copy constructor
  60   //
  61
  62 }
  63
  64 //_____________________________________________________________________________
  65 AliTPCTempMap::~AliTPCTempMap()
  66 {
  67   //
  68   // AliTPCTempMap destructor
  69   //
  70
  71 }
  72
  73 //_____________________________________________________________________________
  74 AliTPCTempMap &AliTPCTempMap::operator=(const AliTPCTempMap &c)
  75 {
  76   //
  77   // Assignment operator
  78   //
  79
  80   if (this != &c) ((AliTPCTempMap &) c).Copy(*this);
  81   return *this;
  82
  83 }
  84
  85 //_____________________________________________________________________________
  86 void AliTPCTempMap::Copy(TObject &c) const
  87 {
  88   //
  89   // Copy function
  90   //
  91
  92   TObject::Copy(c);
  93
  94 }
  95
  96 //_____________________________________________________________________________
  97
  98 Double_t AliTPCTempMap::GetTempGradientY(UInt_t timeSec, Int_t side){
  99  //
 100  // Extract Linear Vertical Temperature Gradient [K/cm] within the TPC on
 101  // Shaft Side(A): 0
 102  // Muon  Side(C): 1
 103  // Values based on TemperatureSensors within the TPC ( type: 3 (TPC) )
 104  //
 105  // FIXME: Also return residual-distribution, covariance Matrix
 106  //        or simply chi2 for validity check?
 107  //        -> better use GetLinearFitter - function in this case!
 108
 109  TLinearFitter fitter(3,"x0++x1++x2");
 110  TVectorD param(3);
 111  Int_t i = 0;
 112
 113  Int_t nsensors = ft->NumSensors();
 114  for (Int_t isensor=0; isensor<nsensors; isensor++) { // loop over all sensors
 115    AliTPCSensorTemp *entry = (AliTPCSensorTemp*)ft->GetSensorNum(isensor);
 116
 117    if (entry->GetType()==3 && entry->GetSide()==side) { // take SensorType:TPC
 118      Double_t x[3];
 119      x[0]=1;
 120      x[1]=entry->GetX();
 121      x[2]=entry->GetY();
 122      Double_t y = entry->GetValue(timeSec); // get temperature value
 123      fitter.AddPoint(x,y,1); // add values to LinearFitter
 124      i++;
 125    }
 126
 127  }
 128  fitter.Eval();
 129  fitter.GetParameters(param);
 130  fitter.~TLinearFitter();
 131
 132  return param[2]; // return vertical (Y) tempGradient in [K/cm]
 133
 134 }
 135
 136 //_____________________________________________________________________________
 137
 138 TLinearFitter *AliTPCTempMap::GetLinearFitter(Int_t type, Int_t side, UInt_t timeSec)
 139 {
 140   //
 141   // Creates a TlinearFitter object for the desired region of the TPC
 142   // (via choosen type and side of TPC temperature sensors) at a given
 143   // timeSec (in secounds) after start time
 144   // type: 0 ... ReadOutChambers (ROC)
 145   //       1 ... OuterContainmentVessel (OFC)
 146   //       2 ... InnerContainmentVessel (IFC) + ThermalScreener (TS)
 147   //       3 ... Within the TPC (DriftVolume) (TPC)
 148   // side: Can be choosen for type 0 and 3 (otherwise it will be ignored in
 149   //       in order to get all temperature sensors of interest)
 150   //       0 ... Shaft Side (A)
 151   //       1 ... Muon Side (C)
 152   //
 153
 154   TLinearFitter *fitter = new TLinearFitter(3);
 155   Double_t *x = new Double_t[3];
 156   Double_t y = 0;
 157
 158   if (type == 1 || type == 2) {
 159     fitter->SetFormula("x0++x1++TMath::Sin(x2)"); // returns Z,Y gradient
 160   } else {
 161     fitter->SetFormula("x0++x1++x2"); // returns X,Y gradient
 162   }
 163
 164   Int_t i = 0;
 165   Int_t nsensors = ft->NumSensors();
 166   for (Int_t isensor=0; isensor<nsensors; isensor++) { // loop over all sensors
 167     AliTPCSensorTemp *entry = (AliTPCSensorTemp*)ft->GetSensorNum(isensor);
 168
 169     if (type==0 || type==3) { // 'side' information used
 170       if (entry->GetType()==type && entry->GetSide()==side) {
 171         x[0]=1;
 172         x[1]=entry->GetX();
 173         x[2]=entry->GetY();
 174         y = entry->GetValue(timeSec); // get temperature value
 175         fitter->AddPoint(x,y,1); // add values to LinearFitter
 176         i++;
 177       }
 178     } else if (type==2) { // in case of IFC also usage of TS values
 179       if ((entry->GetType()==2) || (entry->GetType()==5)) {
 180         x[0]=1;
 181         x[1]=entry->GetZ();
 182         x[2]=entry->GetPhi();
 183         y = entry->GetValue(timeSec);
 184         fitter->AddPoint(x,y,1);
 185         i++;
 186       }
 187     } else if (type==1){
 188       if (entry->GetType()==type) {
 189         x[0]=1;
 190         x[1]=entry->GetZ();
 191         x[2]=entry->GetPhi();
 192         y = entry->GetValue(timeSec);
 193         fitter->AddPoint(x,y,1);
 194         i++;
 195       }
 196     }
 197   }
 198   fitter->Eval(); // Evaluates fitter
 199
 200   delete [] x;
 201
 202   return fitter;
 203
 204   // returns TLinearFitter object where Chi2, Fitparameters and residuals can
 205   // be extracted via usual memberfunctions
 206   // example: fitter.GetParameters(param)
 207   // In case of type IFC or OFC, the parameters are the gradients in
 208   // Z and Y direction (see fitformula)
 209   // Caution: Parameters are [K/cm] except Y at IFC,OFC ([K/radius])
 210 }
 211
 212 //_____________________________________________________________________________
 213
 214 TGraph2D *AliTPCTempMap::GetTempMapsViaSensors(Int_t type, Int_t side, UInt_t timeSec)
 215 {
 216   //
 217   // Creates a TGraph2D object for the desired region of the TPC
 218   // (via choosen type and side of TPC temperature sensors) at a given
 219   // timeSec (in secounds) after start time
 220   // type: 0 ... ReadOutChambers (ROC)
 221   //       1 ... OuterContainmentVessel (OFC)
 222   //       2 ... InnerContainmentVessel (IFC) + ThermalScreener (TS)
 223   //       3 ... Within the TPC (DriftVolume) (TPC)
 224   // side: Can be choosen for type 0 and 3 (otherwise it will be ignored in
 225   //       in order to get all temperature sensors of interest)
 226   //       0 ... Shaft Side (A)
 227   //       1 ... Muon Side (C)
 228   //
 229
 230   TGraph2D *graph2D = new TGraph2D();
 231
 232   Int_t i = 0;
 233
 234
 235   Int_t nsensors = ft->NumSensors();
 236
 237
 238   for (Int_t isensor=0; isensor<nsensors; isensor++) { // loop over all sensors
 239     AliTPCSensorTemp *entry = (AliTPCSensorTemp*)ft->GetSensorNum(isensor);
 240
 241     Double_t x, y, z, r, phi, tempValue;
 242     x = entry->GetX();
 243     y = entry->GetY();
 244     z = entry->GetZ();
 245     r = entry->GetR();
 246     phi = entry->GetPhi();
 247     tempValue = entry->GetValue(timeSec);
 248
 249     if (type==0 || type==3) { // 'side' information used
 250       if (entry->GetType()==type && entry->GetSide()==side) {
 251         graph2D->SetPoint(i,x,y,tempValue);
 252         i++;
 253       }
 254     } else if (type==2) { // in case of IFC also usage of TS values
 255       if (entry->GetType()==2 || entry->GetType()==5) {
 256         graph2D->SetPoint(i,z,phi,tempValue);
 257         i++;
 258       }
 259     } else if (type==1){
 260       if (entry->GetType()==type) {
 261         graph2D->SetPoint(i,z,phi,tempValue);
 262         i++;
 263       }
 264     }
 265   }
 266
 267   if (type==0 || type==3) {
 268     graph2D->GetXaxis()->SetTitle("X[cm]");
 269     graph2D->GetYaxis()->SetTitle("Y[cm]");
 270     if (type==0 && side==0) {
 271       graph2D->SetTitle("ROC A - Endplate Shaft Side");
 272     } else if (type==0 && side==1) {
 273       graph2D->SetTitle("ROC C - Endplate Muon Side");
 274     } else if (type==3 && side==0) {
 275       graph2D->SetTitle("TPC A - Inside the TPC Shaft Side");
 276     } else if (type==3 && side==1) {
 277       graph2D->SetTitle("TPC C - Inside the TPC Muon Side");
 278     }
 279   } else if (type==1 || type==2) {
 280     graph2D->GetXaxis()->SetTitle("Z[cm]");
 281     graph2D->GetYaxis()->SetTitle("Phi[RAD]");
 282     if (type==1) {
 283       graph2D->SetTitle("Outer Containment Vessel");
 284     } else if (type==2) {
 285       graph2D->SetTitle("InnerContainmentVessel + ThermalScreeners");
 286     }
 287   }
 288
 289   if (!graph2D->GetN()) {
 290     printf("Returned TGraph2D is empty: check type and side values\n");
 291   }
 292
 293   graph2D->GetXaxis()->SetLabelOffset(0.0);
 294   graph2D->GetYaxis()->SetLabelOffset(0.005);
 295   graph2D->GetZaxis()->SetLabelOffset(-0.04);
 296
 297
 298   return graph2D; // returns TGgraph2D object
 299
 300 }
 301
 302
 303 //_____________________________________________________________________________
 304
 305 TGraph *AliTPCTempMap::MakeGraphGradient(Int_t axis, Int_t side, Int_t nPoints)
 306 {
 307   //
 308   // Make graph from start time to end time of TempGradient in axis direction
 309   // axis: 0 ... horizontal Temperature Gradient (X)
 310   //       1 ... vertical Temperature Gradient (Y)
 311   //       2 ... longitudenal Temperature Gradient (Z) (side is ignored)
 312   //             z gradient value based on OFC temperature sensors
 313   //             Caution!: better z gradient values through difference between
 314   //             param[0] A- and param[0] C-side !
 315   // side for X and Y gradient:
 316   //       0 ... Shaft Side (A)
 317   //       1 ... Muon Side (C)
 318   //
 319
 320   TVectorD param(3);
 321   TLinearFitter *fitter = new TLinearFitter(3);
 322
 323   UInt_t fStartTime = ft->AliTPCSensorTempArray::GetStartTime();
 324   UInt_t fEndTime = ft->AliTPCSensorTempArray::GetEndTime();
 325
 326   UInt_t stepTime = (fEndTime-fStartTime)/nPoints;
 327
 328   Double_t *x = new Double_t[nPoints];
 329   Double_t *y = new Double_t[nPoints];
 330   for (Int_t ip=0; ip<nPoints; ip++) {
 331     x[ip] = fStartTime+ip*stepTime;
 332     if (axis==2) {// Gradient in Z direction (based on OFC tempSensors)
 333       fitter = GetLinearFitter(1, side, ip*stepTime);
 334     } else {// Gradient in X or Y direction (based on TPC tempSensors)
 335       fitter = GetLinearFitter(3, side, ip*stepTime);
 336     }
 337     fitter->GetParameters(param);
 338     // multiplied by 500 since TempGradient is in [K/cm]
 339     // (TPC diameter and length ~500cm)
 340     if (axis==1) { // Y axis
 341       y[ip] = param[2]*500;
 342     } else { // X axis
 343       y[ip] = param[1]*500;
 344     }
 345   }
 346
 347   TGraph *graph = new TGraph(nPoints,x,y);
 348
 349   fitter->~TLinearFitter();
 350   delete [] x;
 351   delete [] y;
 352
 353   graph->GetXaxis()->SetTimeDisplay(1);
 354   graph->GetXaxis()->SetLabelOffset(0.02);
 355   graph->GetXaxis()->SetTimeFormat("#splitline{%d/%m}{%H:%M}");
 356
 357   return graph;
 358 }
 359
 360 //_____________________________________________________________________________
 361
 362 Double_t AliTPCTempMap::GetTemperature(Double_t x, Double_t y, Double_t z, UInt_t timeSec)
 363 {
 364   //
 365   // Returns estimated Temperature at given position (x,y,z) at given time
 366   // (timeSec) after starttime
 367   // Method: so far just a linear interpolation between Linar fits of
 368   //         the TPC temperature sensors
 369   //         FIXME: 'Educated Fit' through FiniteElement Simulation results!
 370   // FIXXME: Return 0? if x,y,z out of range
 371   //
 372
 373   TVectorD paramA(3), paramC(3);
 374   TLinearFitter *fitterA = new TLinearFitter(3);
 375   TLinearFitter *fitterC = new TLinearFitter(3);
 376
 377   fitterA = GetLinearFitter(3, 0, timeSec);
 378   fitterA->GetParameters(paramA);
 379   fitterC = GetLinearFitter(3, 1, timeSec);
 380   fitterC->GetParameters(paramC);
 381
 382   Double_t fvalA = paramA[0]+paramA[1]*x+paramA[2]*y;
 383   Double_t fvalC = paramC[0]+paramC[1]*x+paramC[2]*y;
 384
 385   Double_t k = (fvalA-fvalC)/(2*247);
 386   Double_t tempValue = fvalC+(fvalA-fvalC)/2+k*z;
 387
 388   fitterA->~TLinearFitter();
 389   fitterC->~TLinearFitter();
 390
 391   return tempValue;
 392 }
 393