仕必純的PCIe數(shù)字轉(zhuǎn)換器卡可檢測(cè)到六公里范圍內(nèi)的最小移動(dòng)量

(相關(guān)資料圖)

中美洲的危地馬拉有三座持續(xù)活躍的火山，所有這些火山附近都有村莊，所以擁有一個(gè)爆發(fā)的早期預(yù)警系統(tǒng)以拯救生命是極其重要的。這樣的系統(tǒng)已經(jīng)存在，但這些特定的火山產(chǎn)生的是火成巖密度流（PDC），而不是熔巖。極其危險(xiǎn)的PDC云由氣體、巖石和火山灰組成，其速度高達(dá)600公里/小時(shí)，熱量高達(dá)800℃。因此，為疏散提供盡可能多的警告是至關(guān)重要的。由Amin Amiri博士領(lǐng)導(dǎo)的倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在研究PDCs，并開(kāi)發(fā)一個(gè)基于雷達(dá)的預(yù)警系統(tǒng)，具有非常高的靈敏度。核心部分是Spectrum Instrumentation公司的PCIe數(shù)字化卡，型號(hào)為M2p.5921-x4。它非常敏感，可以在六公里的距離內(nèi)探測(cè)到微小的運(yùn)動(dòng)，這也是設(shè)備設(shè)置在火山坡上的距離。

圖1：電子系統(tǒng)被安置在一個(gè)金屬箱中，以防止其受到叢林中的潮濕、雨水和野生動(dòng)物的影響。

該設(shè)備由一個(gè)X/Ku波段雷達(dá)系統(tǒng)組成，包括用于發(fā)射和接收的反射盤。每當(dāng)有PDC出現(xiàn)在火山坡上時(shí)，返回的信號(hào)與發(fā)出的信號(hào)相比較，產(chǎn)生一個(gè)中頻（IF）信號(hào)，其中包含范圍和運(yùn)動(dòng)信息。中頻信號(hào)由M2p.5921-x4頻譜卡進(jìn)行數(shù)字化處理，每秒20MegaSamples，并使用頻譜的SBench 6測(cè)量軟件進(jìn)行處理。

圖2：活火山 "Santiaguito"，更大的 "Santa Maria "的側(cè)火山

"我們剛剛安裝完監(jiān)測(cè)圣地亞哥火山其中一個(gè)斜坡的設(shè)備，"Amin Amiri博士解釋說(shuō)。"這是對(duì)PDC事件的首次研究，以嘗試和了解這種類型的火山活動(dòng)的機(jī)制。由于你永遠(yuǎn)不知道它什么時(shí)候會(huì)發(fā)生，我們有一個(gè)地震活動(dòng)探測(cè)器，當(dāng)它檢測(cè)到震顫時(shí)就會(huì)打開(kāi)雷達(dá)系統(tǒng)。這確保我們只捕獲PDC事件的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)這種方式，我們也節(jié)省了系統(tǒng)的電池電量，該系統(tǒng)深藏在危地馬拉的叢林中，由太陽(yáng)能板充電。我們將在幾個(gè)月后回來(lái)收集儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，并安裝另外兩個(gè)裝置，以監(jiān)測(cè)另外兩個(gè)斜坡"。

最初的設(shè)計(jì)被指定為在距離目標(biāo)四公里的地方工作，但叢林中的地形不適合，所以它被設(shè)置在更遠(yuǎn)的六公里外的高地上。該團(tuán)隊(duì)擔(dān)心設(shè)備對(duì)這一增加的50%的距離不夠敏感，于是用一架無(wú)人機(jī)飛過(guò)叢林樹(shù)梢到斜坡上作為移動(dòng)目標(biāo)來(lái)驗(yàn)證它是否正常工作。

"敏感度是這個(gè)系統(tǒng)作為預(yù)警成功的關(guān)鍵，"Amiri博士補(bǔ)充說(shuō)。"我們測(cè)試了頻譜卡，發(fā)現(xiàn)它具有令人難以置信的-100 dBm的低噪音本底，因此我們可以建立一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)指示器（MTI）系統(tǒng)，可以看到火山的所有小動(dòng)作，而這些動(dòng)作是PDC的最初跡象。"

圖3：在距離活火山坡6100米處設(shè)置第一個(gè)系統(tǒng)

該團(tuán)隊(duì)遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫、潮濕和蚊蟲(chóng)。他們不僅要保護(hù)自己免受它們的侵害，還要保護(hù)所有的電子產(chǎn)品。用一個(gè)金屬箱來(lái)?yè)踝穸取⒂晁鸵吧鷦?dòng)物，但隨后的冷卻是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)橄渥由喜豢赡苡卸?，而且叢林里的溫度超過(guò)35℃。把箱子放在陰涼處，并在箱子里裝一個(gè)風(fēng)扇以保持空氣流通，這些都是幫助。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在為下一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，例如在盒子的頂部安裝大型鰭片，以將熱量輻射出去，或者安裝一個(gè)小型太陽(yáng)能冰箱。"選擇Spectrum公司的卡的一個(gè)因素是，它被指定在很大的溫度和濕度范圍內(nèi)工作。另外，如果環(huán)境變得太熱，它還具有熱切斷功能，以提供保護(hù)。"Amiri博士總結(jié)道。"我在其他項(xiàng)目中使用過(guò)仕必純卡，所以我知道他們的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)很高。我可以確信，它將在叢林深處繼續(xù)工作，這樣我就不必飛越半個(gè)地球去更換它！"?

關(guān)于Spectrum Instrumentation

Spectrum Instrumentation成立于1989年，采用獨(dú)特的模塊化概念，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了200多種數(shù)字轉(zhuǎn)換器和發(fā)生器產(chǎn)品，作為PC卡（PCIe和PXIe）和獨(dú)立的以太網(wǎng)單元（LXI）。30年來(lái)，Spectrum的客戶遍布全球，包括許多A級(jí)品牌的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和幾乎所有的著名大學(xué)。公司總部位于德國(guó)漢堡附近，以其5年保修和直接來(lái)自設(shè)計(jì)工程師的出色支持而聞名。關(guān)于Spectrum的更多信息可以在以下網(wǎng)站找到：www.spectrum-instrumentation.com

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