應用

在冷原子物理實驗中，實現對原子的“冷卻 - 囚禁 - 選態 - 激勵 - 探測”全流程操控，是開展量子精密測量、量子信息等領域前沿研究的關鍵技術基礎。

本案例客戶在搭建高精度冷原子實驗系統時，需要模擬16路數字觸發信號和4路模擬電壓控制信號，以復現設備在啟動、運行、故障等不同工況下的輸入邏輯，從而驗證執行機構在多輸入條件下的動作精度與響應特性。該實驗旨在通過精準的能態操控與探測，為后續的量子測量應用提供可靠的技術支撐。

挑戰

實驗面臨的核心挑戰在于數字信號與模擬信號需要在時間維度上實現精準協同。16路數字輸入信號各自要求獨立配置延時、持續時間及電平初始狀態，以模擬不同傳感器的觸發時序；4路模擬輸出電壓信號需嚴格設定電壓變化斜率（變化時間）、延時與保持時間，并與數字信號的時序保持亞毫秒級對齊。任何時序上的偏差（超過0.1 ms）都可能導致執行機構響應失準，影響實驗數據的可靠性。并且多通道、多參數的獨立配置與協同控制對測控系統的同步性能和軟件靈活性提出了極高要求。

解決方案

針對上述挑戰，客戶采用了基于PXIe平臺的簡儀科技 PXIe-2518G2機箱，并搭配 PXIe-5411數字I/O模塊與PXIe-5711模擬輸出模塊的組合方案。PXIe-5411提供16路數字輸出，可獨立配置每路信號的延時、運行時間及初始電平狀態，完美復現復雜觸發邏輯；PXIe-5711則支持4路模擬輸出的電壓曲線編程，涵蓋斜率、延時、保持時間等參數。兩種模塊通過PXIe-2518G2機箱的背板同步總線實現硬件級精準協同，確保數字與模擬信號的時序嚴格對齊。

在實際操作中，用戶通過“加載配置”功能導入預設時序參數，檢查各通道設置是否匹配“設備啟動—穩定運行—緊急停機”等測試場景。點擊“開始”按鈕后，兩模塊同步觸發輸出，并通過示波器和邏輯分析儀實時監控信號質量。若發現偏差，可利用“保存配置”功能調整參數并重新測試，直至數字與模擬信號的協同誤差小于0.1 ms，完全滿足執行機構的響應精度要求。

使用的簡儀產品

硬件

PXIe-2518G2：帶時鐘槽9槽PXI/PXI Express混合機箱

PXIe-5411：32 通道高速數字I/O (HSDI/O)模塊

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

軟件

SeeSharpTools：銳視測控軟件開發工具包

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺：銳視測控平臺使用C# 語言開發，提供了一個強大且易于使用的開發環境，幫助客戶快速實現項目開發。

成熟的產品：簡儀產品經過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩定性。

POC驗證服務：簡儀提供售前的POC(原理驗證)服務，幫助客戶驗證產品性能和適用性。

高精度：簡儀的產品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優，而且在成本上具有明顯優勢，降低了客戶的整體測試成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進行。

技術支持和快速響應能力：簡儀提供優質的本地化技術支持，快速響應客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務的順利進行。

簡儀科技提供的方案不僅實現了16路數字信號與4路模擬信號的獨立編程與亞毫秒級協同，更通過硬件背板同步機制將協同誤差穩定控制在0.1 ms以內，徹底消除了時序偏差對實驗結果的干擾。從“冷卻”到“探測”，簡儀產品以可靠的性能支撐起冷原子全流程操控的每一個關鍵環節，為量子精密測量與量子信息研究提供了堅實的測控底座。