超高速 , 高速數(shù)據(jù)采集卡 , 在工業(yè)控制,科研教學中的應用案例

1.醫(yī)療器械

2.數(shù)字圖像處理

3.振動實驗設備

4.射頻信號處理

5.基帶信號數(shù)字處理

6.雷達信號處理

7.快速高速采集卡應用領域簡介:

傅立葉變換

8.數(shù)字濾波

9.超聲信號分析

10.數(shù)字廣播信號分析

11.噴墨式墨盒系統(tǒng)測

12.無線局域網(wǎng)絡基頻發(fā)射模塊測試系統(tǒng)

13.高壓放電測試

9.超聲信號分析

數(shù)字式超聲波檢測和成像處理系統(tǒng)是采用PC微機，以高速實時采集和存儲及數(shù)字成像為主要技術的實時檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由下列部分組成：雙微機（或工控機）系統(tǒng)、超聲波脈沖發(fā)射器、超聲波信號接收器、高速數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理和分析軟件包以及傳感器、探頭運動和掃描控制系統(tǒng)等,提高信噪比和檢測精度，應選擇了大于Nyquist采樣率的過采樣技術。確定了整個系統(tǒng)的采樣速率必須達到100MHZ以上。

10.數(shù)字廣播信號分析

11.噴墨式墨盒系統(tǒng)測

12.無線局域網(wǎng)絡基頻發(fā)射模塊測試系統(tǒng)

只要選擇規(guī)格20～100 MS/s 的采樣頻率(sampling rate)，30～60MHz 的帶寬，可以供多組模擬信號同時輸入，同時模擬輸入的范圍可通過軟件選擇,在搭配功能齊全的計算機，再加上一些研發(fā)人員開發(fā)的相關軟硬件接口，其實就可以很快速的設計出一套價格低廉、功能實用、又可以輕易大量復制的WLAN模塊檢測設備。用于無線局域網(wǎng)絡基頻發(fā)射模塊測試.

13.高壓放電測試

高速數(shù)據(jù)采集及毛刺檢測系統(tǒng)

峰值檢測技術是數(shù)字存儲示波器及數(shù)據(jù)采集卡中的重要技術之一，用來實現(xiàn)波形的毛刺捕捉。為了準確檢測包絡信號的毛刺，我們首先檢測信號峰值，并判斷信號峰值的類型，是真正的峰值， 還是毛刺的峰值。通過設置一定門限來區(qū)分毛刺和真正的峰值。其核心算法判斷峰值中心，并同時向左向右（時間前后）進行邊緣長度搜索，一旦在門限以內還存在另一個峰值，就可以判斷毛刺的存在。

哪怕倆個峰值相互重合，通過檢測峰值邊緣長度也能判別疊加在峰值上的毛刺。為防止信號噪聲的干擾，我們引入低通一階導和低通二階導的概念。檢測流程如下：

基于光纖設計的電力局放數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

應用背景

局部放電（簡稱局放）是造成電力變壓器絕緣劣化的重要原因之一，局方的檢測和評價一直是變壓器絕緣狀況監(jiān)測的重要手段之一。局放測試是通過測量變壓器內部局放所產(chǎn)生的電信號實現(xiàn)局部放電的檢測，以避免常見的點暈等干擾。局放監(jiān)測系統(tǒng)主要有超高頻傳感器、信號調理單元、數(shù)據(jù)采集卡和工控機組成，其結構框架如圖所示。

解決方案

通過高速數(shù)據(jù)采集卡對變壓器局放所產(chǎn)生的電信號進行采集，記錄并處理數(shù)據(jù)，由工控機顯示測量結果，再通過數(shù)字接口控制信號調節(jié)單元的中心頻率帶寬等參數(shù)。

高速高分辨率信號采集卡構成超聲探傷系統(tǒng)

Gage CompuScope 14100型信號采集卡可提供100MHz的采樣率以及50MHz的模擬輸入帶寬，以滿足超聲傳感器的需求。圖1是該系統(tǒng)的原理圖。

     來自超聲脈沖發(fā)生/接收器的±1V信號輸出直連到數(shù)字卡的BNC輸入端。采集卡的輸入阻抗為50Ω且可編程，提供與BNC線50Ω阻抗相適應的輸入終端，并消除多重信號反射產(chǎn)生的失真。延遲器的輸出被連接到采集卡的BNC外置觸發(fā)輸入。采集卡提供14位的采樣精度。因為探測到的裂隙回波是任意小的，所以高采樣精度在超聲無損探測中是必須的。
圖2顯示了一個真實的來自疊片鋼部件的超聲信號。圖像描繪了零件前壁反射的較大的回波，后面跟了較小的回波，說明表面之后就是裂隙。裂隙的回波和前壁回波之間的時間差，與裂隙的深度之間有如下的關系。
D=vΔt/2其中，D為裂隙的深度，Δt為前壁回波的時延，v為超聲波在鋼中的波速。

     超聲掃描的目的是在整個掃描中確定Δt，并繪制一張標示整個部件上裂隙深度的分布圖。
跟蹤回波的振幅隨裂隙的尺寸而增加。全部超聲波信號的振幅由脈沖發(fā)生/接收器增益進行調整。這樣前壁回波幾乎充滿信號采集卡的輸入范圍，本例中是±1V。
結果是，在前壁回波不發(fā)生削頂失真的前提下，裂隙回波無法進一步放大。圖3展示了圖2中裂隙回波放大后的圖像，上面的波形是8位分辨率，下面的是14位分辨率。

八通道高速采集卡在核輻射衰減探測探測中的應用：

       一用戶要用數(shù)據(jù)采集卡對放射性核輻射的衰減進行監(jiān)測。計劃利用基于PC的數(shù)字化卡對從核輻射探測器獲取的成型脈沖進行數(shù)字化。其應用要求至少12 bit分辨率、每秒最低50 MS/s樣點采樣率，并且采集存儲深度最低256K，需8通道卡。數(shù)據(jù)采集卡的速度和可靠性對測量過程很重要。起初用戶需要四張雙通道卡，但最終采用了Gage的Com-puScope8384八通道PCI數(shù)據(jù)采集卡。CS8384能以50 MS/s的速率采集模擬信號，分辨率為14 bit，板上采集存儲深度可達2 GS，一張卡即可解決問題。

      從核輻射探測器獲取的成型脈沖的速率(發(fā)生的頻率)和幅度是變化的。波形大概為高斯波形，總寬度為3μs～5μs，是最大幅度的一半(FWHM)。每個脈沖的特征描述對精準斷定輻射物質的放射性非常關鍵。這些物質的計數(shù)率從非常低的(每分鐘O.02個脈沖)到相對高的(每分鐘大于1 000個脈沖)都有。

      用戶要求盡可能少遺漏衰減事件，同時連續(xù)將脈沖數(shù)字化。在數(shù)據(jù)采集過程中重新顯示數(shù)字化的脈沖非常重要，并需要在近實時狀態(tài)下進行。

      他們需要采集卡以50 MS/s將兩個輸入電壓信號數(shù)字化。電壓分辨率至少1/4 096。這意味著需要至少12 bits的垂直分辨率。每個記錄的點數(shù)高達4096個，每通道最少需要256 KS采集內存。

      用CS8384外部時鐘，50 MS/s采樣率采集最小的256點用時5.12μs。再將采集到的512 Bytes(每個樣點2Bytes)通過PCI總線主控(200MB/s)傳輸?shù)絇C-RAM進行顯示和儲存，每通道用時3μs。之后，名義上需要100μs為下一個觸發(fā)進行重整。因此，在8通道系統(tǒng)中，一個周期全部時間(脈沖重復間隔)在最好的情況下約為PRI=8 channelsx3μs+100μs=124μs

     因此連續(xù)觸發(fā)PRF好于7 kHz。這比客戶要求的>17 Hz(每分鐘1000個脈沖)好500倍。

      理論上，我們無法保證顯示所有脈沖，也無法保證不丟失脈沖。對任何基于GUI軟件的應用來說，適配刷新都是很大的瓶頸。在Gage的基于Windows的GageScope軟件設計中，通常要達到30 Hz或更快的刷新率來保證它不閃動。用戶自己也可開發(fā)軟件以達到這一速率。如果這樣，Gage將為其提供CompuScope/C/C#軟件開發(fā)包。  

       Gage的8通道卡不但采樣率高，還可在單一系統(tǒng)中最多集成128個通道，同時具有很多其它特性，如外部時鐘、時鐘輸入輸出、觸發(fā)輸入輸出、10 MHz參考時鐘、時間戳記、高速PCI傳輸率，以及長存儲深度和前觸發(fā)多記錄模式等。

高速數(shù)據(jù)采集卡應用于彈丸激波測量

1前言

根據(jù)空氣動力學原理，當運動物體的運動速度大于局部聲速時會產(chǎn)生沖擊波，彈道聲波是超聲速彈丸飛行時沖擊空氣分子所形成的激波。采用激波原理進行報靶是一項具有挑戰(zhàn)性的技術，利用激波信號進行超音速飛行體探測，是一種新的目標探測方法。國內外都對此技術進行了研究，但能以低成本成功應用到實際射擊訓練中的還很少。本文針對此項技術原理，采用了結合高速數(shù)據(jù)采集卡，運用虛擬儀器技術進行了初期信號采集及其驗證分析。

2問題的提出以及方案選擇

要提高報靶精度，關鍵是要準確測量彈丸穿越靶區(qū)瞬間的位置，彈丸飛行速度極快，用其他方法難以對其進行跟蹤，因此采用激波實現(xiàn)報靶，根據(jù)聲學原理，采用測量超聲速飛行的彈丸在空氣中激發(fā)的彈道波實現(xiàn)定位。但是，彈丸在穿過靶區(qū)的瞬間是否存在激波，其信號特征如何，強度究竟有多?這成了技術實現(xiàn)的首要問題。

本文構建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖1所示，由信號采集傳感器、信號處理、數(shù)據(jù)采集卡、PC計算機組成，具有顯示打印功能。