Spectrum儀器為危險火山預警系統提供ADC卡

Spectrum儀器的PCIe數字化卡可發(fā)現6公里范圍內的最小移動(dòng)

中國北京，2023年5月10日訊 —— 中美洲的危地馬拉有三座活火山，它們附近都有村莊，因此建立早期的火山爆發(fā)預警系統對于挽救生命尤為重要。雖然這樣的系統早已存在，但這三座火山產(chǎn)生的是火山碎屑密度流(PDC)，而非熔巖。極端危險的PDC云是由氣體、巖石和火山灰構成的，它們能以600公里的時(shí)速移動(dòng)，溫度更是高達800攝氏度。因此，能夠盡早為人員疏散提供預警顯得至關(guān)重要。Amin Amiri博士是倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）PDC研究小組的負責人，目前正在研發(fā)一套基于雷達的高靈敏度的早期預警系統。這個(gè)系統的核心部分是Spectrum儀器公司提供的M2p.5921-x4型號PCIe數字化儀卡。它非常靈敏，可以安裝在距離火山斜坡6公里處并探測到所有微小的運動(dòng)。

圖1: 為了避免潮濕、雨水和叢林中野生動(dòng)物的破壞，電子系統被置放于一個(gè)金屬盒子中

該設備由X和Ku波段雷達系統組成，其中包括用于發(fā)射和接收的反射盤(pán)。當PDC出現在火山斜坡時(shí)，返回信號和發(fā)出信號進(jìn)行比對后會(huì )產(chǎn)生包含距離信息和移動(dòng)信息的中頻（IF）信號。中頻信號可使用Spectrum儀器的M2p.5921-x4型號設備，通過(guò)SBench6測量軟件以20MS/s的采樣率進(jìn)行處理。

Amin Amiri博士解釋道:“我們剛為Santiaguito火山安裝好一個(gè)監測設備。這是我們對PDC事件的首次研究，希望借此了解這類(lèi)火山的活動(dòng)機制?；鹕奖l(fā)是難以預測的，所以我們安裝了一個(gè)地震活動(dòng)探測器。當它探測到地震時(shí)就會(huì )啟動(dòng)雷達系統，這確保我們只獲取PDC事件中的相關(guān)數據。通過(guò)這種方式，我們還節省了系統所使用的電池電力。該系統位于危地馬拉叢林深處，通過(guò)太陽(yáng)能電池板充電。我們會(huì )在幾個(gè)月后回來(lái)收集這些存儲數據，并安裝另外兩個(gè)設備用來(lái)監測其它兩個(gè)斜坡?！?/p>

最初。該系統設置的目標工作距離是4公里。但由于叢林地形的特殊性，它被設置在了6公里以外的高地上。該團隊擔心距離增加50%后會(huì )降低設備的敏感度，因此他們在叢林和火山斜坡之間使用了一架無(wú)人機來(lái)測試系統的性能。

“靈敏度是該系統作為早期預警系統制勝的關(guān)鍵，”Amiri博士補充道，“我們對Spectrum儀器的卡片進(jìn)行了測試，發(fā)現其低噪聲基準可以達到驚人的-100 dBm。因此，我們可以搭建一個(gè)移動(dòng)目標指示器(MTI)系統，該系統可以看到火山的所有微小運動(dòng)，這也是PDC出現的第一個(gè)跡象?！?/p>

圖2:Santiaguito活火山超越了Santa Maria火山

研究團隊面對的最大挑戰來(lái)自高溫、潮濕和蚊子。他們不僅要保護自己，還要保護所有的電子設備?；鹕筋A警系統被放置于一個(gè)金屬盒子里，用來(lái)防潮、防雨和抵擋野生動(dòng)物的侵襲。這樣就要求金屬盒子上不能有洞，在超過(guò)35攝氏度的叢林高溫下，如何為系統進(jìn)行冷卻成為了一個(gè)不小的挑戰。最終，研究團隊把盒子置放于陰涼處，并在盒子里安裝一個(gè)風(fēng)扇用來(lái)保持空氣的流通。該團隊目前正在為下一個(gè)系統進(jìn)行改進(jìn)，比如盒子頂部的大鰭片可以散熱，或者一個(gè)小型的太陽(yáng)能冰箱?！斑x擇Spectrum儀器產(chǎn)品的一個(gè)重要因素是由于它可以在高溫和極大濕度范圍區間正常運作。此外，如果環(huán)境變得太熱，它還有熱切斷裝置來(lái)保護自己?！?Amiri博士總結道，“我在其他項目中曾使用過(guò)Spectrum儀器的設備，所以我很清楚他們的高制造標準。我相信它會(huì )在叢林深處繼續工作，而我也不必擔心要飛越半個(gè)地球去更換它!”

圖3:首個(gè)系統被設置在距離活火山坡6100米處

關(guān)于Spectrum儀器

Spectrum儀器成立于1989年，迄今為止設計和研發(fā)了多款模塊化數字化儀及發(fā)生器產(chǎn)品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立以太網(wǎng)設備（LXI）。在過(guò)去30年間，Spectrum獲得了業(yè)界的廣泛認可，旗下產(chǎn)品也被用于行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)及一流大學(xué)的眾多產(chǎn)品和科研項目中。Spectrum儀器總部位于德國漢堡附近的格羅斯漢斯多爾夫，憑借卓越的技術(shù)能力和優(yōu)質(zhì)的客戶(hù)服務(wù)享譽(yù)全球。