声学研究小组美国犹他州杨百翰大学物理与天文系的教授选择了光谱仪器的先进的数字化设备和信号发生器构成了其水下声学实验室的核心。该实验室在研究声波在水中传播方面迈出了一大步，因为它有效地提供了海洋的小型化版本。对声波在不同水层中的行为以及它们在海洋中最多样化的地面物质(如岩石、沙子或泥浆)上的反射进行实验是可能的。小型化意味着测量设备需要最高的精度，因为实验结果随后会按比例放大，以表明现实世界中会发生什么。
图1:水箱与两个机械臂定位发射器和接收器
实验室水箱为矩形，长3.6米，宽1.2米，最大水深0.91米。该研究涉及使用水听器来接收由任意波形发生器(AWG)产生的信号或啁啾，该频谱模型为M2p.6546-x4。该pc卡产生24 V输出波动信号，然后放大，然后由水听器广播。在穿过水箱后，信号由另一个水听器检测并由频谱M2p处理。5932-x4数字转换器卡。发射器和接收器都由一个机械臂控制，该机械臂可以在水中定位和定位它们，以便根据需要定位源和接收器。
图2:机械臂的力学
图3:控制台中间有两个灰色的PCIe机箱
负责采集软件的博士生亚当·金斯利(Adam Kingsley)说:“我们选择Spectrum产品是因为它们已被证明能够提供我们所需的极高水平的精度和同步。因为这个水箱实际上是一个巨大水体的小型化，计时精度对于扩大规模时的结果是至关重要的。”
这对Spectrum PCIe卡安装在主控制台的外部PCIe机箱中，使用Spectrum的Star-Hub模块精确同步。该设置在第二个机箱中有第二个相同的卡对，可以由第一个机箱触发进入操作。
这个大规模的实验需要比在海洋中使用的频率更高的千赫兹范围内。数字化仪和AWG卡具有16位的高分辨率，甚至可以分别以每秒40兆采样的速率采样和输出，而通道之间的偏差小于100皮秒。开云体育官网登录平台网址这就提供了实验所需的高精度。两个UR10e机械臂，以及信号生成和数据采集，都由Adam Kingsley创建的定制LabVIEW软件程序控制，该软件程序被称为水下简单频谱声学(ESAU)。
图4:ESAU软件促进了用户与Spectrum卡和机械臂的通信
实验设置的一个关键部分是模拟开放的海洋，因此精密声学公司在水箱侧面的特殊消声板可以减少反射。杨百翰大学物理与天文研究实验室主管约翰·埃尔斯沃思设计的过滤和循环泵是一项重大创新。这种泵保持水的清洁，而不会在水箱中产生气泡，这是一个重要的噪声源。有了所有这些准备工作，脉冲响应就可以被测量出来，这样在进行实验时就更容易消除读数中的噪声。频谱pc卡的信噪比(SNR)超过71 dB，其精度保证了脉冲响应消除能给出准确的实验结果。
图5:数字化仪卡M2p。5932-x4和发电机卡M2p。6546-x4 by Spectrum
尼尔森博士补充说:“这个新实验室的建立是为了让研究生能够设计和运行他们自己的实验，作为他们大学学习的一部分。我的第一个研究生Cameron Vongsawad和我仔细考虑了购买什么设备，因为重要的是所有设备都要坚固易用，因为这个设备将运行多年。像许多其他实验室一样，我们非常重视Spectrum instruments提供的独特的五年保修，因为这意味着我们可以多年依赖他们的产品。”