【高速数字化仪应用案例系列】虹科数字化仪在大型物理实验领域的应用

news2025/1/18 7:39:24

大型物理实验应用

了解物质和自然力量的使命推动着在物理学科领域进行更大，更复杂的实验。为了做到这一点，科学家和工程师正在建造比以往更大，更强大，更灵敏的机器和仪器。例如，天文学家正在使用不断膨胀的电磁波谱部分来探测许多以前未知的现象，并进一步研究太空。射电望远镜揭示了爆炸恒星的残余物，而更高能量的仪器，如使用X射线和伽马射线的仪器，使得研究极端状态下的物质行为成为可能，例如在脉冲星和炽热中发现的物质。

现在正在建造越来越敏感的仪器，以突破观察的极限。望远镜阵列在广阔的区域和距离上连接在一起。在其他研究中，粒子物理学家正在使用大型机器将粒子加速到更高的能级，以观察它们碰撞时会发生什么。高能加速器科学帮助确定了构成物质的构建块，并增加了我们对亚原子结构的了解。同样，核科学家正在研究核反应，以了解热核聚变等过程，这些过程提供了获得大量能量的潜在途径。所有这些类型的大型物理实验都涉及使用大量传感器（探测器、天线、换能器、接收器等）和相关的快速电子设备来操作机器并捕获它们产生的关键数据。

大型物理实验中的典型应用包括射电天文学，加速器科学（包括光束控制和光束线监测）和粒子物理学，聚变和等离子体研究，核科学和闪电研究。

近物所电子加速器

虹科方案

对于大型物理实验应用，虹科提供各种具有宽范围的带宽、采样率和动态范围的高速数字化仪，以便它们能够最好地满足每个应用的要求。当需要大动态范围和最大灵敏度时，高分辨率14位和16位数字化仪可用于捕获和分析频率高达250 MHz的信号。这些高分辨率板卡提供出色的信噪比（高达72 dB）和无杂散动态范围（高达90 dB），因此可以检测和分析低电平信号。对于更高的频率，可提供8位数字化仪，提供高达5 GS/s的采样速率和1.5 GHz带宽，非常适合捕获纳秒和亚纳秒级脉冲和脉冲流。数字化仪卡还可以与下变频器一起使用，以进一步将其工作频率扩展到微波范围。

SBench6软件页面

每个数字化仪卡可以有一到四个通道，最多八个卡可以与虹科的StarHub系统连接在一起，以创建具有多达32个完全同步通道的仪器。通过将多个仪器连接在一起，可以创建具有更多通道的系统。这使得它们非常适合使用多个传感器、接收器或检测器的应用。数字化仪具有大型板载存储器（单卡多达 4 G samples）以及数据流和读出模式，非常适合捕获长而复杂的信号。通过板卡将数据流快速传输到基于 RAID 的存储阵列，甚至可以捕获和存储数小时的信息。虹科SBench 6软件还可用于查看和鉴定信号，以及执行FFT计算以进行频域分析。