仕必純的PCIe數(shù)字轉換器卡可檢測到六公里范圍內的最小移動量

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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，所以擁有一個爆發(fā)的早期預警系統(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。極其危險的PDC云由氣體、巖石和火山灰組成，其速度高達600公里/小時，熱量高達800℃。因此，為疏散提供盡可能多的警告是至關重要的。由Amin Amiri博士領導的倫敦大學學院（UCL）的一個團隊正在研究PDCs，并開發(fā)一個基于雷達的預警系統(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，型號為M2p.5921-x4。它非常敏感，可以在六公里的距離內探測到微小的運動，這也是設備設置在火山坡上的距離。

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

該設備由一個X/Ku波段雷達系統(tǒng)組成，包括用于發(fā)射和接收的反射盤。每當有PDC出現(xiàn)在火山坡上時，返回的信號與發(fā)出的信號相比較，產(chǎn)生一個中頻（IF）信號，其中包含范圍和運動信息。中頻信號由M2p.5921-x4頻譜卡進行數(shù)字化處理，每秒20MegaSamples，并使用頻譜的SBench 6測量軟件進行處理。

圖2：活火山 "Santiaguito"，更大的 "Santa Maria "的側火山

"我們剛剛安裝完監(jiān)測圣地亞哥火山其中一個斜坡的設備，"Amin Amiri博士解釋說。"這是對PDC事件的首次研究，以嘗試和了解這種類型的火山活動的機制。由于你永遠不知道它什么時候會發(fā)生，我們有一個地震活動探測器，當它檢測到震顫時就會打開雷達系統(tǒng)。這確保我們只捕獲PDC事件的相關數(shù)據(jù)。通過這種方式，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，由太陽能板充電。我們將在幾個月后回來收集儲存的數(shù)據(jù)，并安裝另外兩個裝置，以監(jiān)測另外兩個斜坡"。

最初的設計被指定為在距離目標四公里的地方工作，但叢林中的地形不適合，所以它被設置在更遠的六公里外的高地上。該團隊擔心設備對這一增加的50%的距離不夠敏感，于是用一架無人機飛過叢林樹梢到斜坡上作為移動目標來驗證它是否正常工作。

"敏感度是這個系統(tǒng)作為預警成功的關鍵，"Amiri博士補充說。"我們測試了頻譜卡，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移動目標指示器（MTI）系統(tǒng)，可以看到火山的所有小動作，而這些動作是PDC的最初跡象。"

圖3：在距離活火山坡6100米處設置第一個系統(tǒng)

該團隊遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫、潮濕和蚊蟲。他們不僅要保護自己免受它們的侵害，還要保護所有的電子產(chǎn)品。用一個金屬箱來擋住濕度、雨水和野生動物，但隨后的冷卻是一個挑戰(zhàn)，因為箱子上不可能有洞，而且叢林里的溫度超過35℃。把箱子放在陰涼處，并在箱子里裝一個風扇以保持空氣流通，這些都是幫助。該團隊現(xiàn)在正在為下一個系統(tǒng)進行改進，例如在盒子的頂部安裝大型鰭片，以將熱量輻射出去，或者安裝一個小型太陽能冰箱。"選擇Spectrum公司的卡的一個因素是，它被指定在很大的溫度和濕度范圍內工作。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。"Amiri博士總結道。"我在其他項目中使用過仕必純卡，所以我知道他們的生產(chǎn)標準很高。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地球去更換它！"?

關于Spectrum Instrumentation

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

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