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 = new TLinearFitter(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
 131  fitter->~TLinearFitter();
 132
 133  return param[2]; // return vertical (Y) tempGradient in [K/cm]
 134
 135 }
 136
 137 //_____________________________________________________________________________
 138
 139 TLinearFitter *AliTPCTempMap::GetLinearFitter(Int_t type, Int_t side, UInt_t timeSec)
 140 {
 141   //
 142   // Creates a TlinearFitter object for the desired region of the TPC
 143   // (via choosen type and side of TPC temperature sensors) at a given
 144   // timeSec (in secounds) after start time
 145   // type: 0 ... ReadOutChambers (ROC)
 146   //       1 ... OuterContainmentVessel (OFC)
 147   //       2 ... InnerContainmentVessel (IFC) + ThermalScreener (TS)
 148   //       3 ... Within the TPC (DriftVolume) (TPC)
 149   // side: Can be choosen for type 0 and 3 (otherwise it will be ignored in
 150   //       in order to get all temperature sensors of interest)
 151   //       0 ... Shaft Side (A)
 152   //       1 ... Muon Side (C)
 153   //
 154
 155   TLinearFitter *fitter = new TLinearFitter(3);
 156   Double_t *x = new Double_t[3];
 157   Double_t y = 0;
 158
 159   if (type == 1 || type == 2) {
 160     fitter->SetFormula("x0++x1++TMath::Sin(x2)"); // returns Z,Y gradient
 161   } else {
 162     fitter->SetFormula("x0++x1++x2"); // returns X,Y gradient
 163   }
 164
 165   Int_t i = 0;
 166   Int_t nsensors = ft->NumSensors();
 167   for (Int_t isensor=0; isensor<nsensors; isensor++) { // loop over all sensors
 168     AliTPCSensorTemp *entry = (AliTPCSensorTemp*)ft->GetSensorNum(isensor);
 169
 170     if (type==0 || type==3) { // 'side' information used
 171       if (entry->GetType()==type && entry->GetSide()==side) {
 172         x[0]=1;
 173         x[1]=entry->GetX();
 174         x[2]=entry->GetY();
 175         y = entry->GetValue(timeSec); // get temperature value
 176         fitter->AddPoint(x,y,1); // add values to LinearFitter
 177         i++;
 178       }
 179     } else if (type==2) { // in case of IFC also usage of TS values
 180       if ((entry->GetType()==2) || (entry->GetType()==5)) {
 181         x[0]=1;
 182         x[1]=entry->GetZ();
 183         x[2]=entry->GetPhi();
 184         y = entry->GetValue(timeSec);
 185         fitter->AddPoint(x,y,1);
 186         i++;
 187       }
 188     } else if (type==1){
 189       if (entry->GetType()==type) {
 190         x[0]=1;
 191         x[1]=entry->GetZ();
 192         x[2]=entry->GetPhi();
 193         y = entry->GetValue(timeSec);
 194         fitter->AddPoint(x,y,1);
 195         i++;
 196       }
 197     }
 198   }
 199   fitter->Eval(); // Evaluates fitter
 200
 201   delete [] x;
 202
 203   return fitter;
 204
 205   // returns TLinearFitter object where Chi2, Fitparameters and residuals can
 206   // be extracted via usual memberfunctions
 207   // example: fitter->GetParameters(param)
 208   // In case of type IFC or OFC, the parameters are the gradients in
 209   // Z and Y direction (see fitformula)
 210   // Caution: Parameters are [K/cm] except Y at IFC,OFC ([K/radius])
 211 }
 212
 213 //_____________________________________________________________________________
 214
 215 TGraph2D *AliTPCTempMap::GetTempMapsViaSensors(Int_t type, Int_t side, UInt_t timeSec)
 216 {
 217   //
 218   // Creates a TGraph2D object for the desired region of the TPC
 219   // (via choosen type and side of TPC temperature sensors) at a given
 220   // timeSec (in secounds) after start time
 221   // type: 0 ... ReadOutChambers (ROC)
 222   //       1 ... OuterContainmentVessel (OFC)
 223   //       2 ... InnerContainmentVessel (IFC) + ThermalScreener (TS)
 224   //       3 ... Within the TPC (DriftVolume) (TPC)
 225   // side: Can be choosen for type 0 and 3 (otherwise it will be ignored in
 226   //       in order to get all temperature sensors of interest)
 227   //       0 ... Shaft Side (A)
 228   //       1 ... Muon Side (C)
 229   //
 230
 231   TGraph2D *graph2D = new TGraph2D();
 232
 233   Int_t i = 0;
 234
 235
 236   Int_t nsensors = ft->NumSensors();
 237
 238
 239   for (Int_t isensor=0; isensor<nsensors; isensor++) { // loop over all sensors
 240     AliTPCSensorTemp *entry = (AliTPCSensorTemp*)ft->GetSensorNum(isensor);
 241
 242     Double_t x, y, z, r, phi, tempValue;
 243     x = entry->GetX();
 244     y = entry->GetY();
 245     z = entry->GetZ();
 246     r = entry->GetR();
 247     phi = entry->GetPhi();
 248     tempValue = entry->GetValue(timeSec);
 249
 250     if (type==0 || type==3) { // 'side' information used
 251       if (entry->GetType()==type && entry->GetSide()==side) {
 252         graph2D->SetPoint(i,x,y,tempValue);
 253         i++;
 254       }
 255     } else if (type==2) { // in case of IFC also usage of TS values
 256       if (entry->GetType()==2 || entry->GetType()==5) {
 257         graph2D->SetPoint(i,z,phi,tempValue);
 258         i++;
 259       }
 260     } else if (type==1){
 261       if (entry->GetType()==type) {
 262         graph2D->SetPoint(i,z,phi,tempValue);
 263         i++;
 264       }
 265     }
 266   }
 267
 268   if (type==0 || type==3) {
 269     graph2D->GetXaxis()->SetTitle("X[cm]");
 270     graph2D->GetYaxis()->SetTitle("Y[cm]");
 271     if (type==0 && side==0) {
 272       graph2D->SetTitle("ROC A - Endplate Shaft Side");
 273     } else if (type==0 && side==1) {
 274       graph2D->SetTitle("ROC C - Endplate Muon Side");
 275     } else if (type==3 && side==0) {
 276       graph2D->SetTitle("TPC A - Inside the TPC Shaft Side");
 277     } else if (type==3 && side==1) {
 278       graph2D->SetTitle("TPC C - Inside the TPC Muon Side");
 279     }
 280   } else if (type==1 || type==2) {
 281     graph2D->GetXaxis()->SetTitle("Z[cm]");
 282     graph2D->GetYaxis()->SetTitle("Phi[RAD]");
 283     if (type==1) {
 284       graph2D->SetTitle("Outer Containment Vessel");
 285     } else if (type==2) {
 286       graph2D->SetTitle("InnerContainmentVessel + ThermalScreeners");
 287     }
 288   }
 289
 290   if (!graph2D->GetN()) {
 291     printf("Returned TGraph2D is empty: check type and side values\n");
 292   }
 293
 294   graph2D->GetXaxis()->SetLabelOffset(0.0);
 295   graph2D->GetYaxis()->SetLabelOffset(0.005);
 296   graph2D->GetZaxis()->SetLabelOffset(-0.04);
 297
 298
 299   return graph2D; // returns TGgraph2D object
 300
 301 }
 302
 303
 304 //_____________________________________________________________________________
 305
 306 TGraph *AliTPCTempMap::MakeGraphGradient(Int_t axis, Int_t side, Int_t nPoints)
 307 {
 308   //
 309   // Make graph from start time to end time of TempGradient in axis direction
 310   // axis: 0 ... horizontal Temperature Gradient (X)
 311   //       1 ... vertical Temperature Gradient (Y)
 312   //       2 ... longitudenal Temperature Gradient (Z) (side is ignored)
 313   //             z gradient value based on OFC temperature sensors
 314   //             Caution!: better z gradient values through difference between
 315   //             param[0] A- and param[0] C-side !
 316   // side for X and Y gradient:
 317   //       0 ... Shaft Side (A)
 318   //       1 ... Muon Side (C)
 319   //
 320
 321   TVectorD param(3);
 322   TLinearFitter *fitter = new TLinearFitter(3);
 323
 324   UInt_t fStartTime = ft->AliTPCSensorTempArray::GetStartTime();
 325   UInt_t fEndTime = ft->AliTPCSensorTempArray::GetEndTime();
 326
 327   UInt_t stepTime = (fEndTime-fStartTime)/nPoints;
 328
 329   Double_t *x = new Double_t[nPoints];
 330   Double_t *y = new Double_t[nPoints];
 331   for (Int_t ip=0; ip<nPoints; ip++) {
 332     x[ip] = fStartTime+ip*stepTime;
 333     if (axis==2) {// Gradient in Z direction (based on OFC tempSensors)
 334       fitter = GetLinearFitter(1, side, ip*stepTime);
 335     } else {// Gradient in X or Y direction (based on TPC tempSensors)
 336       fitter = GetLinearFitter(3, side, ip*stepTime);
 337     }
 338     fitter->GetParameters(param);
 339     // multiplied by 500 since TempGradient is in [K/cm]
 340     // (TPC diameter and length ~500cm)
 341     if (axis==1) { // Y axis
 342       y[ip] = param[2]*500;
 343     } else { // X axis
 344       y[ip] = param[1]*500;
 345     }
 346   }
 347
 348   TGraph *graph = new TGraph(nPoints,x,y);
 349
 350   fitter->~TLinearFitter();
 351   delete [] x;
 352   delete [] y;
 353
 354   graph->GetXaxis()->SetTimeDisplay(1);
 355   graph->GetXaxis()->SetLabelOffset(0.02);
 356   graph->GetXaxis()->SetTimeFormat("#splitline{%d/%m}{%H:%M}");
 357
 358   return graph;
 359 }
 360
 361 //_____________________________________________________________________________
 362
 363 Double_t AliTPCTempMap::GetTemperature(Double_t x, Double_t y, Double_t z, UInt_t timeSec)
 364 {
 365   //
 366   // Returns estimated Temperature at given position (x,y,z) at given time
 367   // (timeSec) after starttime
 368   // Method: so far just a linear interpolation between Linar fits of
 369   //         the TPC temperature sensors
 370   //         FIXME: 'Educated Fit' through FiniteElement Simulation results!
 371   // FIXXME: Return 0? if x,y,z out of range
 372   //
 373
 374   TVectorD paramA(3), paramC(3);
 375   TLinearFitter *fitterA = new TLinearFitter(3);
 376   TLinearFitter *fitterC = new TLinearFitter(3);
 377
 378   fitterA = GetLinearFitter(3, 0, timeSec);
 379   fitterA->GetParameters(paramA);
 380   fitterC = GetLinearFitter(3, 1, timeSec);
 381   fitterC->GetParameters(paramC);
 382
 383   Double_t fvalA = paramA[0]+paramA[1]*x+paramA[2]*y;
 384   Double_t fvalC = paramC[0]+paramC[1]*x+paramC[2]*y;
 385
 386   Double_t k = (fvalA-fvalC)/(2*247);
 387   Double_t tempValue = fvalC+(fvalA-fvalC)/2+k*z;
 388
 389   fitterA->~TLinearFitter();
 390   fitterC->~TLinearFitter();
 391
 392   return tempValue;
 393 }
 394