應用

地震是地球內部能量釋放的一種自然現象，常常帶來災難性的后果，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、評估地震的風險，都需要使用地震波模擬系統。傳統的地震波模擬方案有兩類，都存在各自缺點。成套專業系統價格昂貴，功能死板，難以實施而且難以滿足先進科研的靈活性需要。通用儀器驅動的模擬實驗系統對于小通道簡單波形有較高性價比，但是對于大通道、復雜波形難以實現。

挑戰

用戶利用數值計算方法模擬并根據實際采集的樣本，構建多通道復雜時變波形，通過模擬系統輸出多維度地震波用于科學、工程和減災研究試驗。用戶希望地震波發生系統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、短時脈沖、長時間流盤等多種模式輸出

輸出準確、穩定可靠，可以實施CNAS校準

具備較高處理計算能力，可以實現試驗現場的即時計算和處理

具備通道和功能擴展能力

有工業級抗干擾設計，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信號發生器，作為地震信號模擬輸出系統，可完美解決以上問題。可編程PXIe信號發生器有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個外設插槽，可兼容多種總線板卡，并提供8 GB/s帶寬能力，滿足復雜波形的傳輸帶寬需求，方便拓展，可構建復雜的信號發生器；PXIe-3125a利用Intel第11代處理器技術，提供強大的計算能力，可模擬生成復雜波形并處理；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，可存儲復雜波形，同時提供單點、有限點、連續環繞、連續非環繞等輸出模式，可實時輸出變化的波形，滿足連續變化信號輸出的要求。

圖 1 試驗系統原理框圖

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，具備如下功能：

可讀取用戶存儲的地震波數據并顯示；

可設置輸出頻率，靈活控制地震波信號的輸出速度；

可實現單次輸出和多種地震波循環輸出；

循環輸出時可靈活設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上進行二次開發，快速完成了性價比高，功能靈活，能夠支撐業界先進科研水平的地震波模擬系統。

圖 2 三十二通道地震波數據回放系統

圖 3 簡儀5711范例，涵蓋多種輸出模式和觸發同步方式

使用的簡儀產品

硬件

PXIe-2315G2：高數據傳輸帶寬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開發應用程序

為什么選擇簡儀

簡儀科技提供成熟的模塊儀器軟面板，可實現多種常見波形輸出以及處理

簡儀科技提供豐富的開發范例，快速助力客戶的二次開發需求，降低了使用成本

簡儀科技提供多種平臺驅動，可兼容絕大部分開發平臺，易于集成

優質的服務以及快速響應能力，協助客戶解決問題

通過采用簡儀提供的基于PXIe架構的可編程信號發生器，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、工程測試及防災減災工作的深入開展。