爱达荷国家实验室数据采集器的仪器响应和自噪声分析

本文介绍了爱达荷国家实验室地震台网和全球其他地震台网目前使用的三种不同数字化仪的性能测试。三种数字化仪分别是Symmetric Research的PAR4CH,以及DAQSystems公司的DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR。本文讨论了每种数字化仪的理论响应,以及如何计算滤波器系数。将实验中确定的灵敏度与制造商报告中的灵敏度进行比较,通过进行噪声测试来更好地了解这些数字化仪的局限性。三个数字化仪使用的数字滤波器是多种N阶sinc滤波的组合;因此,通过N个单位矩形函数的卷积计算出滤波器系数。我们测量出具有增益性能的仪器灵敏度,并与制造商报告中的灵敏度进行比较。数字化仪DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR的电路板对于1~16之间的增益设置有着更高的准确度(小于0.6%),对于32和64的较高增益设置则准确度较低(大于1%)。PAR4CH电路板在本研究的三块电路板中的准确度最低(约为5%)。噪声测试表明,在每秒100个采样点的较低采样率下,DAQ24USB-5V具有最低的自噪声,并在1~20Hz的范围是平坦的,而DAQ24USB-XR在较低采样率下具有较高的自噪声,但在10Hz后变平坦。PAR4CH具有最平坦的噪声模型,但是其自噪声却比DAQ24USB-5V大30dB左右。在更高的采样率,即每秒约500个采样点,DAQ24USB达到200Hz左右的时候都非常平坦,之后却开始下降,而DAQ24USB-XR从10Hz到奈奎斯特频率都相对平坦,因此表明DAQ24USB-XR更适合需要较高采样率的应用。