仕必纯的PCIe数字转换器卡可检测到六公里范围内的最小移动量

(资料图片仅供参考)

中美洲的危地马拉有三座持续活跃的火山，所有这些火山附近都有村庄，所以拥有一个爆发的早期预警系统以拯救生命是极其重要的。这样的系统已经存在，但这些特定的火山产生的是火成岩密度流（PDC），而不是熔岩。极其危险的PDC云由气体、岩石和火山灰组成，其速度高达600公里/小时，热量高达800℃。因此，为疏散提供尽可能多的警告是至关重要的。由Amin Amiri博士领导的伦敦大学学院（UCL）的一个团队正在研究PDCs，并开发一个基于雷达的预警系统，具有非常高的灵敏度。核心部分是Spectrum Instrumentation公司的PCIe数字化卡，型号为M2p.5921-x4。它非常敏感，可以在六公里的距离内探测到微小的运动，这也是设备设置在火山坡上的距离。

图1：电子系统被安置在一个金属箱中，以防止其受到丛林中的潮湿、雨水和野生动物的影响。

该设备由一个X/Ku波段雷达系统组成，包括用于发射和接收的反射盘。每当有PDC出现在火山坡上时，返回的信号与发出的信号相比较，产生一个中频（IF）信号，其中包含范围和运动信息。中频信号由M2p.5921-x4频谱卡进行数字化处理，每秒20MegaSamples，并使用频谱的SBench 6测量软件进行处理。

图2：活火山 "Santiaguito"，更大的 "Santa Maria "的侧火山

"我们刚刚安装完监测圣地亚哥火山其中一个斜坡的设备，"Amin Amiri博士解释说。"这是对PDC事件的首次研究，以尝试和了解这种类型的火山活动的机制。由于你永远不知道它什么时候会发生，我们有一个地震活动探测器，当它检测到震颤时就会打开雷达系统。这确保我们只捕获PDC事件的相关数据。通过这种方式，我们也节省了系统的电池电量，该系统深藏在危地马拉的丛林中，由太阳能板充电。我们将在几个月后回来收集储存的数据，并安装另外两个装置，以监测另外两个斜坡"。

最初的设计被指定为在距离目标四公里的地方工作，但丛林中的地形不适合，所以它被设置在更远的六公里外的高地上。该团队担心设备对这一增加的50%的距离不够敏感，于是用一架无人机飞过丛林树梢到斜坡上作为移动目标来验证它是否正常工作。

"敏感度是这个系统作为预警成功的关键，"Amiri博士补充说。"我们测试了频谱卡，发现它具有令人难以置信的-100 dBm的低噪音本底，因此我们可以建立一个移动目标指示器（MTI）系统，可以看到火山的所有小动作，而这些动作是PDC的最初迹象。"

图3：在距离活火山坡6100米处设置第一个系统

该团队遇到的最大挑战是高温、潮湿和蚊虫。他们不仅要保护自己免受它们的侵害，还要保护所有的电子产品。用一个金属箱来挡住湿度、雨水和野生动物，但随后的冷却是一个挑战，因为箱子上不可能有洞，而且丛林里的温度超过35℃。把箱子放在阴凉处，并在箱子里装一个风扇以保持空气流通，这些都是帮助。该团队现在正在为下一个系统进行改进，例如在盒子的顶部安装大型鳍片，以将热量辐射出去，或者安装一个小型太阳能冰箱。"选择Spectrum公司的卡的一个因素是，它被指定在很大的温度和湿度范围内工作。另外，如果环境变得太热，它还具有热切断功能，以提供保护。"Amiri博士总结道。"我在其他项目中使用过仕必纯卡，所以我知道他们的生产标准很高。我可以确信，它将在丛林深处继续工作，这样我就不必飞越半个地球去更换它！" 

关于Spectrum Instrumentation

Spectrum Instrumentation成立于1989年，采用独特的模块化概念，设计和生产了200多种数字转换器和发生器产品，作为PC卡（PCIe和PXIe）和独立的以太网单元（LXI）。30年来，Spectrum的客户遍布全球，包括许多A级品牌的行业领导者和几乎所有的著名大学。公司总部位于德国汉堡附近，以其5年保修和直接来自设计工程师的出色支持而闻名。关于Spectrum的更多信息可以在以下网站找到：www.spectrum-instrumentation.com