高速信號采集系統(tǒng)在超聲回波測量中的應用方案

  1 用戶的問題

  某超聲水浸系統(tǒng)生產商將商用傳感器安裝在待測物體的前面,驅動電路激發(fā)傳感器,發(fā)出一串超聲能,同時傳感器探測待測物體所反射的回波,與客戶提供的延遲選通產生的觸發(fā)信號同步。相應超聲波回波將在50μs內結束。

  當采用中心頻率為1OOMHz的超聲波傳感器時,采樣反射信號的采樣率必須是500MS/s。在連續(xù)超聲波記錄采集之間,機器人定位手臂將傳感器移動1mm。希望傳感器能以250mm/s的平均速度移動,并且能夠在C語言應用軟件基礎上編寫自己的DOS程序。

  2 解決方案

  用戶的問題可以用GaGe公司的CompuScope8500型8-bit、500MS/s的模/數轉換卡來解決。板上存儲深度:2 M,最大記錄間隔:50lxs,采樣率:500MSis,可得出最大記錄長度為25K,如下所示:

最大記錄長度=50μs x500MS/s=25000(μs)

(Msamples)/s=25000samples=25kilosamples

(1μxlM=1υ-6xlO6=1)

  這個25 K的最大可能記錄長度低于CompuScope 8500型板卡的最低有效存儲深度(128K)。

  接下來,我們必須考慮所需脈沖重復頻率(PRF)。當用戶想以1 mm的間距移動并將其平均速度保留在250 mm/s時,CompuScope 8500必須將PRF保持在至少250 Hz,如下所示:

PRF最小值=(250 mm/s)/(1mm)=(250)(1/s) =250 Hz

  為確定CompuScope 8500型板卡可獲得的最大脈沖重復頻率PRF,首先必須計算可能的最小脈沖重復間隔(PRI)。PRI的值等于采集時間、PCI總線傳輸時間和CompuScope 8500的re—arm時間的總和。

   ●總采集時間是50μs,如下所示:

  采集時間=最大記錄長度/采樣率

=25kS/500MS/s=50μs

  ●PCI傳輸時間是250μs,如下所示:CompuScope 8500是一個8-bit卡,所以一個數據采樣占一個字節(jié)內存。那么,PCI最大傳輸速率為1OOMB/s或100MS/s, PCI傳輸時間=最大記錄長度/PCI傳輸速率

=25 kS / 100 MS/s=250μs

  ●CompuScope 8500的re-arm時間約為30μs。

  現在可以計算出CompuScope 8500可用的最小PRI:

  PRI最小值=采集時間+PCI傳輸時間+re-arm時間=50μs+250μs+30μs=330μs

  PRF最大值=1/330μs≈3kHz

  GaGe公司的CompuScope 8500板卡的3kHzPRF容易滿足用戶所需的250 Hz PRF的要求,而且預留給應用程序控制電機定位的時間超過90%。

  用戶將在C語言的基礎上編寫DOS程序。該程序將設置測試測物掃描,控制電機定位,然后通過簡單調用C驅動子程序發(fā)來采集和下載超聲波傳感器位移之間所需的記錄。由于正在推進PCI的速度限制,所以建議將CompuScope 8500安裝在性能可靠、經過測試的GaGe工業(yè)級電腦中。


作者:朱 瑞   來源:國外電子元器件
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