使用NI LabVIEW操控大型地震仿真器

為了降低對(duì)操作人員的培訓(xùn)強(qiáng)度，我們必須開發(fā)出簡(jiǎn)單易用的圖形化用戶界面(GUI)。在超過50種真實(shí)或仿真的地震場(chǎng)景庫(kù)中，只需選擇指定子菜單，通過簡(jiǎn)單拖曳即可在數(shù)分鐘內(nèi)創(chuàng)建出一系列地震場(chǎng)景。這些地震設(shè)定可以成批鏈接，并順序執(zhí)行數(shù)秒甚至數(shù)分鐘。

每次地震都有一定的信號(hào)特征，其能量分布由強(qiáng)度（里氏震級(jí)）、地震波頻率、及振幅確定。振動(dòng)中波形的傳播取決于不同的土壤類型，并與各種結(jié)構(gòu)類型的建筑產(chǎn)生相互作用。民用工程師必須對(duì)這些相互作用建模，生成建筑的反應(yīng)頻譜(RRS)，以此來預(yù)測(cè)建筑在地震中的狀態(tài)。

Anco Engineers公司使用LabVIEW內(nèi)置的頻譜及頻率分析工具，基于特定的RRS曲線計(jì)算瞬時(shí)的任意波形。該自動(dòng)重復(fù)過程能根據(jù)RRS輸入，在數(shù)秒內(nèi)產(chǎn)生符合要求的能量及頻率分布數(shù)據(jù)，并與IEEE 344多軸固定/獨(dú)立測(cè)試相一致。

克服頻率相關(guān)振幅

對(duì)于推動(dòng)大質(zhì)量的動(dòng)態(tài)大型沖擊驅(qū)動(dòng)器，如何在規(guī)定頻率范圍內(nèi)保持恒定振幅是一個(gè)普遍存在的限制因素。因此，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在高頻下的振幅衰減作一定補(bǔ)償。我們對(duì)此種情況作了預(yù)防，使驅(qū)動(dòng)軟件能在必要時(shí)通過系統(tǒng)專用傳輸函數(shù)動(dòng)態(tài)生成修正量。此外，我們采用LabVIEW的信號(hào)處理及濾波函數(shù)極大簡(jiǎn)化了編程，節(jié)省了編程開發(fā)成本，從而可將精力集中于公眾振動(dòng)臺(tái)的開發(fā)。

使用LabVIEW及NI硬件節(jié)省成本

由于使用了LabVIEW，我們?cè)谲浖_發(fā)上的成本比預(yù)期節(jié)省了近50%。LabVIEW的靈活性，如濾波選項(xiàng)、光譜函數(shù)、與NI硬件的無縫連接，以及適用于復(fù)雜數(shù)據(jù)集的數(shù)學(xué)函數(shù)，確保了軟件開發(fā)的成功。此外，理論地震生成程序極大縮短了數(shù)據(jù)生成時(shí)間，過去生成指定RRS的地震需要大約20分鐘，而現(xiàn)在僅需5到10秒。程序員無需太多培訓(xùn)及故障檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)即可通過LabVIEW創(chuàng)建直觀、易用的GUI。

計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)

我們使用的標(biāo)準(zhǔn)雙核PC具有1 GB RAM、雙VGA輸出，操作系統(tǒng)為Windows XP SP2，并安裝LabVIEW 8.2及8.5 運(yùn)行時(shí)引擎。程序套件由Windows版LabVIEW專業(yè)開發(fā)系統(tǒng)編寫。我們還采用了PCI-6221板卡與NI BNC-2110連結(jié)盒連接。

現(xiàn)有系統(tǒng)的安裝

現(xiàn)有的公眾教學(xué)振動(dòng)臺(tái)被安裝于法國(guó)、印度及美國(guó)等地的博物館及科技主題公園中。有些博物館將振動(dòng)臺(tái)安置于地震型 “災(zāi)難區(qū)”演示，并伴有人造的混凝土廢墟、煙霧及其它視覺效果，以此來強(qiáng)調(diào)地震研究及加強(qiáng)建筑條例的重要性。振動(dòng)臺(tái)的平均大小約為4 m高（約合13ft），可在多個(gè)平臺(tái)上承載6至9人。