應(yīng)用

地震是地球內(nèi)部能量釋放的一種自然現(xiàn)象，常常帶來(lái)災(zāi)難性的后果，為了減輕地震帶來(lái)的損失以及研究地震的成因、地震波的傳輸、評(píng)估地震的風(fēng)險(xiǎn)，都需要使用地震波模擬系統(tǒng)。傳統(tǒng)的地震波模擬方案有兩類，都存在各自缺點(diǎn)。成套專業(yè)系統(tǒng)價(jià)格昂貴，功能死板，難以實(shí)施而且難以滿足先進(jìn)科研的靈活性需要。通用儀器驅(qū)動(dòng)的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)于小通道簡(jiǎn)單波形有較高性價(jià)比，但是對(duì)于大通道、復(fù)雜波形難以實(shí)現(xiàn)。

挑戰(zhàn)

用戶利用數(shù)值計(jì)算方法模擬并根據(jù)實(shí)際采集的樣本，構(gòu)建多通道復(fù)雜時(shí)變波形，通過(guò)模擬系統(tǒng)輸出多維度地震波用于科學(xué)、工程和減災(zāi)研究試驗(yàn)。用戶希望地震波發(fā)生系統(tǒng)具備以下能力和特點(diǎn)：

32通道同步波形輸出，波形更新率覆蓋直流到20 kHz全部聲音振動(dòng)頻段

波形可以按照周期循環(huán)、短時(shí)脈沖、長(zhǎng)時(shí)間流盤(pán)等多種模式輸出

輸出準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠，可以實(shí)施CNAS校準(zhǔn)

具備較高處理計(jì)算能力，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的即時(shí)計(jì)算和處理

具備通道和功能擴(kuò)展能力

有工業(yè)級(jí)抗干擾設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，需要的時(shí)候可以搬移到不同試驗(yàn)場(chǎng)所

解決方案

客戶使用可編程PXIe信號(hào)發(fā)生器，作為地震信號(hào)模擬輸出系統(tǒng)，可完美解決以上問(wèn)題。可編程PXIe信號(hào)發(fā)生器有3部分組成：機(jī)箱PXIe-2315G2、控制器PXIe-3125a、模擬輸出卡PXIe-5711。機(jī)箱PXIe-2315G2提供4個(gè)外設(shè)插槽，可兼容多種總線板卡，并提供8 GB/s帶寬能力，滿足復(fù)雜波形的傳輸帶寬需求，方便拓展，可構(gòu)建復(fù)雜的信號(hào)發(fā)生器；PXIe-3125a利用Intel第11代處理器技術(shù)，提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，可模擬生成復(fù)雜波形并處理；模擬輸出板卡PXIe-5711提供32路輸出通道，精度可達(dá)200 ppm，每通道提供8 M Samples的存儲(chǔ)深度，可存儲(chǔ)復(fù)雜波形，同時(shí)提供單點(diǎn)、有限點(diǎn)、連續(xù)環(huán)繞、連續(xù)非環(huán)繞等輸出模式，可實(shí)時(shí)輸出變化的波形，滿足連續(xù)變化信號(hào)輸出的要求。

圖 1 試驗(yàn)系統(tǒng)原理框圖

在軟件方面，簡(jiǎn)儀科技為客戶提供了初步的三十二通道地震波回放系統(tǒng)，具備如下功能：

可讀取用戶存儲(chǔ)的地震波數(shù)據(jù)并顯示；

可設(shè)置輸出頻率，靈活控制地震波信號(hào)的輸出速度；

可實(shí)現(xiàn)單次輸出和多種地震波循環(huán)輸出；

循環(huán)輸出時(shí)可靈活設(shè)置地震波之間的輸出間隔，滿足研究需要。

客戶在簡(jiǎn)儀科技銳視工具包和豐富的范例源代碼基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，快速完成了性價(jià)比高，功能靈活，能夠支撐業(yè)界先進(jìn)科研水平的地震波模擬系統(tǒng)。

圖 2 三十二通道地震波數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)

圖 3 簡(jiǎn)儀5711范例，涵蓋多種輸出模式和觸發(fā)同步方式

使用的簡(jiǎn)儀產(chǎn)品

硬件

PXIe-2315G2：高數(shù)據(jù)傳輸帶寬5槽Gen2全混合PXI Express機(jī)箱

PXIe-3125a：高性能第11代IntelCorei5-11500HE處理器PXI Express控制器

PXIe-5711：高精度0.02%，32通道 16位 2 MS/s 模擬輸出模塊

軟件

基于開(kāi)源免費(fèi)的銳視測(cè)控軟件SeesharpTools開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序

為什么選擇簡(jiǎn)儀

簡(jiǎn)儀科技提供成熟的模塊儀器軟面板，可實(shí)現(xiàn)多種常見(jiàn)波形輸出以及處理

簡(jiǎn)儀科技提供豐富的開(kāi)發(fā)范例，快速助力客戶的二次開(kāi)發(fā)需求，降低了使用成本

簡(jiǎn)儀科技提供多種平臺(tái)驅(qū)動(dòng)，可兼容絕大部分開(kāi)發(fā)平臺(tái)，易于集成

優(yōu)質(zhì)的服務(wù)以及快速響應(yīng)能力，協(xié)助客戶解決問(wèn)題

通過(guò)采用簡(jiǎn)儀提供的基于PXIe架構(gòu)的可編程信號(hào)發(fā)生器，并搭載高性能控制器與32通道高精度輸出模塊，不僅滿足了從直流到20 kHz全頻段、多模式波形輸出的復(fù)雜科研需求，還通過(guò)提供的軟硬件工具包極大地降低了二次開(kāi)發(fā)門(mén)檻和成本，從而有效支撐了地震成因研究、工程測(cè)試及防災(zāi)減災(zāi)工作的深入開(kāi)展。