應(yīng)用

地震是地球內(nèi)部能量釋放的一種自然現(xiàn)象，常常帶來災(zāi)難性的后果，為了減輕地震帶來的損失以及研究地震的成因、地震波的傳輸、評估地震的風(fēng)險，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。成套專業(yè)系統(tǒng)價格昂貴，功能死板，難以實施而且難以滿足先進科研的靈活性需要。通用儀器驅(qū)動的模擬實驗系統(tǒng)對于小通道簡單波形有較高性價比，但是對于大通道、復(fù)雜波形難以實現(xiàn)。

挑戰(zhàn)

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

32通道同步波形輸出，波形更新率覆蓋直流到20 kHz全部聲音振動頻段

波形可以按照周期循環(huán)、短時脈沖、長時間流盤等多種模式輸出

輸出準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠，可以實施CNAS校準(zhǔn)

具備較高處理計算能力，可以實現(xiàn)試驗現(xiàn)場的即時計算和處理

具備通道和功能擴展能力

有工業(yè)級抗干擾設(shè)計，堅固耐用，需要的時候可以搬移到不同試驗場所

解決方案

客戶使用可編程PXIe信號發(fā)生器，作為地震信號模擬輸出系統(tǒng)，可完美解決以上問題。可編程PXIe信號發(fā)生器有3部分組成：機箱PXIe-2315G2、控制器PXIe-3125a、模擬輸出卡PXIe-5711。機箱PXIe-2315G2提供4個外設(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)雜的信號發(fā)生器；PXIe-3125a利用Intel第11代處理器技術(shù)，提供強大的計算能力，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200 ppm，每通道提供8 M Samples的存儲深度，可存儲復(fù)雜波形，同時提供單點、有限點、連續(xù)環(huán)繞、連續(xù)非環(huán)繞等輸出模式，可實時輸出變化的波形，滿足連續(xù)變化信號輸出的要求。

圖 1 試驗系統(tǒng)原理框圖

在軟件方面，簡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的輸出速度；

可實現(xiàn)單次輸出和多種地震波循環(huán)輸出；

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

客戶在簡儀科技銳視工具包和豐富的范例源代碼基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，快速完成了性價比高，功能靈活，能夠支撐業(yè)界先進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 簡儀5711范例，涵蓋多種輸出模式和觸發(fā)同步方式

使用的簡儀產(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

基于開源免費的銳視測控軟件SeesharpTools開發(fā)應(yīng)用程序

為什么選擇簡儀

簡儀科技提供成熟的模塊儀器軟面板，可實現(xiàn)多種常見波形輸出以及處理

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

簡儀科技提供多種平臺驅(qū)動，可兼容絕大部分開發(fā)平臺，易于集成

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

通過采用簡儀提供的基于PXIe架構(gòu)的可編程信號發(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，還通過提供的軟硬件工具包極大地降低了二次開發(fā)門檻和成本，從而有效支撐了地震成因研究、工程測試及防災(zāi)減災(zāi)工作的深入開展。