Author(s):
Michael Schulze - Anco Engineers
Paul Ibanez - Anco Engineers

Industry:
Machines/Mechanics

Products:
LabVIEW, PCI-6221

The Challenge:
創(chuàng)建易用的軟件及硬件方案，控制面向公眾的大型地震仿真器。

The Solution:
使用NI LabVIEW軟件及數據采集硬件創(chuàng)建程序，控制仿真器運動，并生成仿真地震特征，為用戶制造出真實的地震體驗。

在世界各地的科技主題公園及博物館中，常會采用地震仿真器來對公眾普及地震災難教育。Anco Engineers公司提供用于材料、設備、及結構的震動測試系統(tǒng)及相關服務，是全球范圍內具有豐富經驗的地震振動臺開發(fā)商之一。我們?yōu)楦鞣N教學性地震振動臺開發(fā)的多媒體軟件具有很高的逼真性及易用性。

在項目中我們遇到了兩大挑戰(zhàn)，我們希望設計易用且低成本的軟硬件方案 ，并具有多媒體功能。程序還要有直觀的用戶界面，以及多語言的版本。應用要求提供簡單的工具生成指定光譜能量信號的模擬地震，以滿足各種條件，如震區(qū)建筑條例規(guī)定的光譜響應。我們需要完成所有條件下的程序開發(fā)，使博物館操作人員經過簡單培訓便可輕松控制這些相對復雜的系統(tǒng)。

過去存在的局限

驅動多軸的大沖撞振動臺已經是很完善的技術了。近年來，硬件與快速計算機處理器、數據采集板的集成也變得越來越方便。然而，早期版本的驅動軟件只能在實驗室環(huán)境下傳輸相關未處理的地震數據至驅動器，不具備復雜信號處理能力及多媒體功能。另外，由于舊版本不包括用于生成理論震動的統(tǒng)一程序，所以用戶無法仿真指定光譜能量的地震場景。過去的地震場景仿真中也不能設定建筑高度（共振）、土壤成分、及單個振動波類型等。

多媒體集成及信號處理

考慮到LabVIEW具有與NI硬件的無縫集成性、并行編程構架性能、以及豐富的數學及信號處理函數，我們決定選用它作為開發(fā)及部署工具。我們編寫了一個程序，有效地處理多種包含加速度時間關系曲線圖的大型地震信號文件，這些信號文件包含真實和仿真的地震數據。通過使用16位雙通道NI PCI-6221 M系列模擬電壓輸出板卡及多種數字線路輸出，程序能夠控制2臺重型大沖擊位移驅動器，監(jiān)測所有聯(lián)動裝置及安全特性，同時還能通過雙通道VGA輸出一系列自定義音頻及視頻文件。這些視頻將在模擬地震過程中放映在大屏幕上。為了增強地震的真實體驗，所選用的PCI-6221板卡具有多數字通道，可同時控制閃光燈、煙霧器、及聲效等，并設定其間隔及持續(xù)時間。