應(yīng)用

在冷原子物理實驗中，實現(xiàn)對原子的“冷卻 - 囚禁 - 選態(tài) - 激勵 - 探測”全流程操控，是開展量子精密測量、量子信息等領(lǐng)域前沿研究的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

本案例客戶在搭建高精度冷原子實驗系統(tǒng)時，需要模擬16路數(shù)字觸發(fā)信號和4路模擬電壓控制信號，以復(fù)現(xiàn)設(shè)備在啟動、運(yùn)行、故障等不同工況下的輸入邏輯，從而驗證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在多輸入條件下的動作精度與響應(yīng)特性。該實驗旨在通過精準(zhǔn)的能態(tài)操控與探測，為后續(xù)的量子測量應(yīng)用提供可靠的技術(shù)支撐。

挑戰(zhàn)

實驗面臨的核心挑戰(zhàn)在于數(shù)字信號與模擬信號需要在時間維度上實現(xiàn)精準(zhǔn)協(xié)同。16路數(shù)字輸入信號各自要求獨(dú)立配置延時、持續(xù)時間及電平初始狀態(tài)，以模擬不同傳感器的觸發(fā)時序；4路模擬輸出電壓信號需嚴(yán)格設(shè)定電壓變化斜率（變化時間）、延時與保持時間，并與數(shù)字信號的時序保持亞毫秒級對齊。任何時序上的偏差（超過0.1 ms）都可能導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)失準(zhǔn)，影響實驗數(shù)據(jù)的可靠性。并且多通道、多參數(shù)的獨(dú)立配置與協(xié)同控制對測控系統(tǒng)的同步性能和軟件靈活性提出了極高要求。

解決方案

針對上述挑戰(zhàn)，客戶采用了基于PXIe平臺的簡儀科技 PXIe-2518G2機(jī)箱，并搭配 PXIe-5411數(shù)字I/O模塊與PXIe-5711模擬輸出模塊的組合方案。PXIe-5411提供16路數(shù)字輸出，可獨(dú)立配置每路信號的延時、運(yùn)行時間及初始電平狀態(tài)，完美復(fù)現(xiàn)復(fù)雜觸發(fā)邏輯；PXIe-5711則支持4路模擬輸出的電壓曲線編程，涵蓋斜率、延時、保持時間等參數(shù)。兩種模塊通過PXIe-2518G2機(jī)箱的背板同步總線實現(xiàn)硬件級精準(zhǔn)協(xié)同，確保數(shù)字與模擬信號的時序嚴(yán)格對齊。

在實際操作中，用戶通過“加載配置”功能導(dǎo)入預(yù)設(shè)時序參數(shù)，檢查各通道設(shè)置是否匹配“設(shè)備啟動—穩(wěn)定運(yùn)行—緊急停機(jī)”等測試場景。點擊“開始”按鈕后，兩模塊同步觸發(fā)輸出，并通過示波器和邏輯分析儀實時監(jiān)控信號質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)偏差，可利用“保存配置”功能調(diào)整參數(shù)并重新測試，直至數(shù)字與模擬信號的協(xié)同誤差小于0.1 ms，完全滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)精度要求。

使用的簡儀產(chǎn)品

硬件

PXIe-2518G2：帶時鐘槽9槽PXI/PXI Express混合機(jī)箱

PXIe-5411：32 通道高速數(shù)字I/O (HSDI/O)模塊

PXIe-5711：高精度0.02%，32通道，16位，2 MS/s 模擬輸出模塊

軟件

SeeSharpTools：銳視測控軟件開發(fā)工具包

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺：銳視測控平臺使用C# 語言開發(fā)，提供了一個強(qiáng)大且易于使用的開發(fā)環(huán)境，幫助客戶快速實現(xiàn)項目開發(fā)。

成熟的產(chǎn)品：簡儀產(chǎn)品經(jīng)過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

POC驗證服務(wù)：簡儀提供售前的POC(原理驗證)服務(wù)，幫助客戶驗證產(chǎn)品性能和適用性。

高精度：簡儀的產(chǎn)品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優(yōu)，而且在成本上具有明顯優(yōu)勢，降低了客戶的整體測試成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進(jìn)行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡儀提供優(yōu)質(zhì)的本地化技術(shù)支持，快速響應(yīng)客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務(wù)的順利進(jìn)行。

簡儀科技提供的方案不僅實現(xiàn)了16路數(shù)字信號與4路模擬信號的獨(dú)立編程與亞毫秒級協(xié)同，更通過硬件背板同步機(jī)制將協(xié)同誤差穩(wěn)定控制在0.1 ms以內(nèi)，徹底消除了時序偏差對實驗結(jié)果的干擾。從“冷卻”到“探測”，簡儀產(chǎn)品以可靠的性能支撐起冷原子全流程操控的每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為量子精密測量與量子信息研究提供了堅實的測控底座。