高速信號采集系統(tǒng)在超聲回波測量中的應(yīng)用
1 用戶的問題
某超聲水浸系統(tǒng)生產(chǎn)商將商用傳感器安裝在待測物體的前面,驅(qū)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(chǎn)生的觸發(fā)信號同步。相應(yīng)超聲波回波將在50μs內(nèi)結(jié)束。
當(dāng)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(yīng)用軟件基礎(chǔ)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(shù)轉(zhuǎn)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(fù)頻率(PRF)。當(dāng)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(fù)頻率PRF,首先必須計算可能的最小脈沖重復(fù)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(shù)據(jù)采樣占一個字節(jié)內(nèi)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(xiàn)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(yù)留給應(yīng)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(chǔ)上編寫DOS程序。該程序?qū)⒃O(shè)置測試測物掃描,控制電機定位,然后通過簡單調(diào)用C驅(qū)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(jīng)過測試的GaGe工業(yè)級電腦中。
評論