PEM injection in bKAGRA phase1

(Description will be translated to English at some point)

Aims

In bKAGRA phase1,

• Investigate the projection of the environmental noise effect to the sensitivity of KAGRA interferometer
• Characterize the effect of the scattering light
• Morphologically study the environmental noise waveform

(bKAGRA phase1 における、

• 干渉計感度への環境雑音の影響のプロジェクション
• 散乱光のキャラクタリゼーション
• 雑音の形態学的スタディ)

Injection types

• Acoustic injection (AcI)
• Magnetic injection (MaI)
• Shaking injection (ShI)

What we want to do

Necessary

• Measuring coupling functions between environmental noise and interferometer signal
• Measuring environmental noise using several sensors
• Spectrogram of the interferometer signal during injection

If possible

• Narrow down coupling locations
• Narrow down environmental noise source locations
• Switch off test
• Identify line noise sources
• RF noise measurement around RF modulation sideband frequencies.

  • RF modulation sideband frequency list

Candidates of measurement points

• PSL
• IMC (mirrors, refl table)
• IFI
• PRM
• BS
• ETMX/Y (1F,2F)
• TMS (both end)
• WAB
• Arms

(including racks of each points for control and DAQ.)

Schedule

(VERY ROUGH)

• 2017/12/06 Project started
• 2017/12/26 Rehearsal of rehearsal
• Before bKAGRA phase1 run (Detailed date has not been fixed): Preparation
• 2018/01/11-12: Preparation of reharsal
• 2018/02/13-15 (option 2/16): Rehearsal of PEM injection (end-to-end test, maybe without actual injection)
• 2018/04/09-13: Second rehearsal
• After bKAGRA phase1 run (Detailed date has not been fixed): Injection test in tunnel (2 days)
• After injection test: Analysis, make report, (if possible) write paper

Sensors and instruments information

Common

Acoustic injection

Magnetic injection

Shaker injection

Others

To be prepared

• CDS (Real time model, DAC, ADC, DQ)
• Calibration (Sensors, DAC, ADC)

  • ADCの入力インピーダンスは10 kΩ (ref. JGW-T1200779 or Shoda-san's PhD thesis.)

• Analysis code to calculate coupling function (peaks, comb, broad)
• Spectrogram tools

  • http://klog.icrr.u-tokyo.ac.jp/osl/?r=1816

• MEDM

Calibration

• ADC: (for single-ended sensors) 20/2¹⁵ V/count (0.0006103515625), (for differential sensors) 10/2¹⁵ V/count (0.0003051757812)

  • input impedance 10 kΩ
• Small magnetometer (Mag649, Range +/-100 uT): 30 mV/uT (from manual)

• Microphone (BRÜEL & KJÆR 4188): 31.6 mV/Pa (from manual)

  • 以下のようなフィルターで補正:

    • rpoly([1;851.0859999999958;464981.9999999983],[1;0;0],0.9999999999999996)zpk([0;0],[1;1],1,"n") butter("HighPass",3,3)gain(3.125)

    • (res freq: 108.5 Hz, Q: 0.8012, gain:3.125, 3-order Butterworth high-pass, 2-order high-pass: 1 Hz)
• Microphone2 (AUDIO-TECHNICA AT-VD6): ~320 mV/Pa (with Max gain, from measurement)

• photosensor for toy pendulum (リハーサルのインジェクション対象): 1.12 V/mm (@4.2mm(micrometer), from measurement)

• Impulse hummer (GK-4110G20): 0.23 mV/N (from web page, 4379 N/V)

• Accelerometer (8640A5):1000 mV/g (9.8 m/s^2/V), Amplifier Araya-san's instruction.

Number of usable channel for each rack

★ 最低限なにかしらのDAQがほしい場所

1. MC、PRエリア（IMC0ラックに寄生？）
2. BS、SRエリア（PR2ラックに寄生？＋追加のADCはここ）
3. IXCエリア（WABラックに寄生？）
4. IYCエリア（WABラックに寄生？）
5. EXCエリア（？？？誰）
6. EYCエリア（？？？誰）
7. IXVエリア（TypeAラック、CryoP？）
8. IYVエリア（TypeAラック、CryoP？）
9. EXVエリア（TypeAラック、CryoP？）
10. EYVエリア（TypeAラック、CryoP？）
11. Xアーム (PX1ラックに寄生?)
    • BNCの配線を考えると、コレぐらいのエリアが最低限で現実的。
    • 最初はざっくり10枚ADCがほしいとリクエストしてみましたが、無理でした。

To do list

Currently, to do list is managed in github project (github issue): https://github.com/gw-analysis/detector-characterization

Current milestone: (On-site) Install sensors and consider their operation, (Off-site) Analyze rehearsal data and prepare actuators (by 2018/03/30)

• Obtain S/N on JGWdoc for all PEM related things, e.g. sensors, actuators, amplifiers, non-standard cables.
• アナログ回路(~10 kHzの早いインジェクション用)を作る。
• 確保できるチャンネル数の中で、やること/できることを具体化する。
• センサー・アクチュエータ類のキャリブレーション。

  • 主にコイル(他はマニュアルを信じる) --> 長野

• 磁束計Mag13のセットアップ --> 田中

• コイルの作製 --> 長野

• MEDM画面の作成 --> 誰か+シフト

  • フィルターバンクに各センサーのキャリブレーションファクターを入れておく。

  • イメージはこんな感じ。MEDMdesign_PEMinjectionVer2.png

• エンドでの作業手順(2階へのものの搬入、クリーンブース内の中2階へのアクセス方法等)をTypeAチームに相談する。
  • Xエンド2階へはT3で、Yエンド2階へはキャタピラ付きのキャリー(名称不明)で坂を登って運び入れている(by奥富さん)。

Results

• Rehearsal of rehearsal on 26th Dec., 2017

• Rehearsal between 12 and 16 Feb., 2018

Meetings

• 2017/12/06 Kick-off meeting

• 2017/12/12 Detchar meeting

• 2017/12/19 Detchar meeting

• 2017/12/25 Small meeting for rehearsal of rehearsal

• 2017/12/28 Evaluation meeting of rehearsal of rehearsal

• 2018/01/16 Detchar meeting

• 2018/01/23 Detchar meeting

• 2018/02/08 Detchar meeting (only for PEM injection)

• 2018/02/20 Detchar meeting

• 2018/02/27 Detchar meeting

• 2018/03/06 Detchar meeting (focusing on PEM)

• 2018/03/12 Detchar meeting (focusing on PEM)

• 2018/03/22 Small meeting with TypeA people

• 2018/04/04 PEM meeting with CRY

• 2018/04/12 PEM meeting

Next meeting is 2018/04/12 18:00-- Detchar meeting

What has been done

• Consider how many DAC, ADC, CH are required at each measurement point.
• 大きい加振機の所在を麻生さんに確認。
• Differential input/output of CDS. (CDSの差動入出力への対応。)
• Consider how many people are required.
• 解析コードを作る人手を確保。

• 磁束計の検討 --> 長野

• ホワイトニングフィルターの確保 --> 端山

• 山本さんにCALで似たようなコードを作ってないか確認する。
• Calibrate sensors and actuators.
  • Consider how to calibrate them.
• Consider how to connect all instruments.
  • Ground problem. (各実験エリア(特にエンド)でのグラウンドの確認。)

• Make analysis codes --> Hayama, Pil-jong

• Gather all required instruments listed in above tables.

• 持っている機器、買う必要がある機器の確認し、見積りを取る。-->長野

• 小さい加振機の検討。

  • 例えば、https://www.monotaro.com/g/02599650/ とか、https://www.toyo.co.jp/mecha/products/detail/themodalshop-2002e.html#link3 とか、http://www.arbrown.com/em/products/labworks/FG-142.pdf とか。

  • 必要ならRobertに聞いてみる。

• 各エリアで確保できるデジタルのチャンネル数の確認。--> EXC: 端山、EXV: 端山、IMC0: 三代、BS: OK

• 予行演習・本番測定の人手の確保。

• ラックの状況をまとめる --> 三代

• 加振機の確保 --> 三代・端山

• 既存のセンサー・アクチュエータのリスト化 --> 端山(シフトコール)

• Detcharの計算機にPython(vertualenv環境)をインストールする。-->端山・Pil-jong

• アンプ(QSC RMX5050a)の入出力コネクターを作る。（2セットずつ）

  • 入力：BNC-U字端子（止めネジ径:M3?）＋ U字端子-U字端子（GNDと-の接続用）これとか

  • 出力：BNC-バナナプラグ（約φ4）これとか

Paper plan

• Only for collaboraters

• 腕方向の地面振動のキャビティ的蓄積