使用正確的數(shù)據(jù)采集模式

門控采集(圖1c)模式使用門控(使能)信號的狀態(tài)(可以是另外一個通道或外部觸發(fā)輸入)啟動或停止采樣過程。只有當(dāng)門處于激活狀態(tài)時才將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。就像在多段記錄模式中一樣，用戶可以編程有關(guān)門的觸發(fā)前后的時間間隔。在門控模式中，時間戳標(biāo)志了不包含門控采集前后間隔的門的開閉。采集的門段數(shù)量受限于采集內(nèi)存，并且在使用FIFO模式時僅受主機內(nèi)存的限制。

圖1d所示的ABA模式是一種雙時基采集，結(jié)合了對觸發(fā)事件的快速采集(B時基)和觸發(fā)之間的緩慢采樣速率(A時基)。ABA模式工作時就像整合了一個快速數(shù)字轉(zhuǎn)換器的慢速數(shù)據(jù)記錄器。觸發(fā)事件的實際位置與多段記錄模式中一樣用時間戳進行標(biāo)志。

多段記錄和門控采集模式具有以下一些優(yōu)點：

●采集內(nèi)存分段后，由于只在信號激活時以全速采樣率記錄數(shù)據(jù)，因此可以更高效地使用內(nèi)存。

●只存儲重要的測量事件、并且不涉及‘死區(qū)’時間，因此需要傳送的數(shù)據(jù)較少，可以實現(xiàn)對分段信號的連續(xù)數(shù)據(jù)采集和處理。

●在多段和門控模式中重新加載或觸發(fā)“死區(qū)時間”的次數(shù)減少了。在本例中使用的Spectrum M4i數(shù)字轉(zhuǎn)換器的重新加載時間是40個樣本(+編程的預(yù)觸發(fā))。在最高采樣速率時的重新加載時間短至80ns.短的觸發(fā)重新加載時間意味著即使在高事件速率的應(yīng)用中也能減少事件遺漏的機會。

●每個觸發(fā)事件的時間戳允許你讀取事件之間的時間差。當(dāng)事件呈現(xiàn)信號中的異常時，

所有段可以同時查看，各個段可以分別縮放以顯示每次采集中的詳細內(nèi)容。

ABA模式使用低采樣率查看觸發(fā)之間的信號，同時用較高的采樣率顯示觸發(fā)端具有較高時間分辨率的信號分量。這種方法的內(nèi)存使用效率沒有多段記錄或門控模式高，但可以用來連續(xù)地查看兩次觸發(fā)之間發(fā)生的事件。使用時間戳?xí)r，快慢數(shù)據(jù)與1個樣本的分辨率是同步的。

應(yīng)用例子

第一個例子(圖2)顯示了對超聲波測距儀的聲音輸出進行的多段記錄模式采集。這個設(shè)備輸出40kHz脈沖信號，然后根據(jù)接收到回波所花的時間確定距離。這些脈沖以5個一組的方式產(chǎn)生，間隔為15μs，處理工作是在這些多個脈沖串之間的450ms“死區(qū)時間”內(nèi)進行的的。聲音信號采用帶寬為100kHz的儀器級麥克風(fēng)拾取。圖2的左邊顯示了采集信號的一些參數(shù)設(shè)置。

圖2：用多段模式采集超聲波測距儀的40kHz聲音輸出。

每個段包含32k樣本，其中1k是觸發(fā)前樣本，31k是觸發(fā)后樣本的記錄。圖中沒有顯示出來的采樣率是7.8MS樣本/秒。最上面的軌跡是對整個采集過程的預(yù)覽，顯示了多個脈沖串和處理間隔。中間的軌跡是對5個段的放大顯示圖。每個段的開始用時間戳進行了標(biāo)記。最下面的軌跡是采集過程中第一個脈沖的放大顯示圖。

從這張圖可以看到單個脈沖的細節(jié)。顯示這些數(shù)據(jù)的軟件可以表明段是連續(xù)的，因為它們確實存儲在內(nèi)存中，但整合了測量間距的視圖通常更加有用。通過只存儲與每次觸發(fā)相關(guān)的段，數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以刪除3.5M個以上的數(shù)據(jù)樣本，而這些樣本本來是要在記錄死區(qū)時間的每個實例中消耗掉的。

如果兩個采集段之間的數(shù)據(jù)比較重要，那就應(yīng)該采用ABA模式，如圖3所示。在這種模式下，數(shù)據(jù)使用兩種不同的采樣率進行記錄。ABA模式從每個輸入端產(chǎn)生兩個數(shù)據(jù)通道。主數(shù)據(jù)通道被稱為“B”通道，采用多段記錄采集模式，針對檢測到的每次觸發(fā)記錄一段數(shù)據(jù)。B通道數(shù)據(jù)采集采用選定的采樣率。每二個數(shù)據(jù)通道被稱為“A”數(shù)據(jù)通道，采用分頻的采樣時鐘連續(xù)運行，用于采集較慢的連續(xù)信號。A、B數(shù)據(jù)間的時間同步是基于采集到的時間戳完成的。結(jié)果顯示在整個運行時間內(nèi)用較慢的A采樣時鐘實現(xiàn)了完整的信號采集，同時在每次觸發(fā)事件點會產(chǎn)生以較高速率采樣的B段數(shù)據(jù)，并且對感興趣的區(qū)域提供了更多的信息。

圖3：使用雙時基ABA采集模式采集的同一超聲波脈沖。注意，下方的“A”軌跡是以較低采樣率采集的連續(xù)信號數(shù)據(jù)，上方的軌跡是以較高(B時基)采樣率采集的單個段。

圖3的最上方是整個采集的完整預(yù)覽。中間是以選定的采樣率(B采樣時鐘)記錄的單個數(shù)據(jù)段。時間戳顯示了觸發(fā)時間。最下方的軌跡是以選定采樣率的1/16采樣的連續(xù)“A”數(shù)據(jù)。注意，連續(xù)記錄顯示了在使用多段記錄模式的圖2中不是很明顯的脈沖間信息。

最后一個例子顯示了門控采集模式。這種模式允許由外部門控信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)觸發(fā)信號來控制數(shù)據(jù)的記錄。如果門控信號滿足觸發(fā)閾值設(shè)置，數(shù)據(jù)就被記錄。因為門的寬度可能不完全匹配信號持續(xù)時間，用戶設(shè)定的前后門控區(qū)域可以被增加和采集。門控段的數(shù)量僅限于可用的采集內(nèi)存，當(dāng)使用FIFO模式時是不受限制的。

圖4提供了一個使用模擬激光信號完成的門控采集例子。門控信號標(biāo)志待觸發(fā)的激光。門控信號被施加于數(shù)字轉(zhuǎn)換器的第二個通道，并且這個通道被設(shè)為觸發(fā)源。觸發(fā)閾值電平被設(shè)為150mV.最終采集到的是顯示屏上的激光脈沖和門控信號。注意，128個樣本的前后區(qū)域給門控區(qū)域增加了額外的樣本。正如前面的例子一樣，最上邊的軌跡是預(yù)覽模式，顯示了速率為10Hz的多個激勵。當(dāng)使用門控采集模式時，時間戳與門的開始和停止邊沿相關(guān)，這可以在段的縮放窗口看出來。段的持續(xù)時間等于門控時間加上前后門控區(qū)域的128個樣本。

圖4：門控模式采集模擬激光脈沖的例子，該例子表明在第二個數(shù)字轉(zhuǎn)換通道上的門控信號觸發(fā)了采集的啟動和停止，它同樣包含128個樣本的前后門控區(qū)域。

使用門控采集模式后，只需8kS的采集內(nèi)存就可以采集18個脈沖(總的持續(xù)時間等于1.8秒)。

本文小結(jié)

使用這些特殊的采集模式——多段記錄、門控采集和ABA——可以減少采集和分析低占空比信號所需的內(nèi)存。因為只是采集“顯著的事件”，所以這種方法可以提高采集的效率。一般來說，數(shù)據(jù)傳送和分析所需的時間也較短。智能采集模式有助于確保重要的事件不會被遺漏?？焖儆|發(fā)重新加載時間和優(yōu)化后的采集效率可以幫助你采集復(fù)雜的脈沖信號，即使它們以很高的事件速率產(chǎn)生。

門控采集(圖1c)模式使用門控(使能)信號的狀態(tài)(可以是另外一個通道或外部觸發(fā)輸入)啟動或停止采樣過程。只有當(dāng)門處于激活狀態(tài)時才將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。就像在多段記錄模式中一樣，用戶可以編程有關(guān)門的觸發(fā)前后的時間間隔。在門控模式中，時間戳標(biāo)志了不包含門控采集前后間隔的門的開閉。采集的門段數(shù)量受限于采集內(nèi)存，并且在使用FIFO模式時僅受主機內(nèi)存的限制。

圖1d所示的ABA模式是一種雙時基采集，結(jié)合了對觸發(fā)事件的快速采集(B時基)和觸發(fā)之間的緩慢采樣速率(A時基)。ABA模式工作時就像整合了一個快速數(shù)字轉(zhuǎn)換器的慢速數(shù)據(jù)記錄器。觸發(fā)事件的實際位置與多段記錄模式中一樣用時間戳進行標(biāo)志。

多段記錄和門控采集模式具有以下一些優(yōu)點：

●采集內(nèi)存分段后，由于只在信號激活時以全速采樣率記錄數(shù)據(jù)，因此可以更高效地使用內(nèi)存。

●只存儲重要的測量事件、并且不涉及‘死區(qū)’時間，因此需要傳送的數(shù)據(jù)較少，可以實現(xiàn)對分段信號的連續(xù)數(shù)據(jù)采集和處理。

●在多段和門控模式中重新加載或觸發(fā)“死區(qū)時間”的次數(shù)減少了。在本例中使用的Spectrum M4i數(shù)字轉(zhuǎn)換器的重新加載時間是40個樣本(+編程的預(yù)觸發(fā))。在最高采樣速率時的重新加載時間短至80ns.短的觸發(fā)重新加載時間意味著即使在高事件速率的應(yīng)用中也能減少事件遺漏的機會。

●每個觸發(fā)事件的時間戳允許你讀取事件之間的時間差。當(dāng)事件呈現(xiàn)信號中的異常時，

所有段可以同時查看，各個段可以分別縮放以顯示每次采集中的詳細內(nèi)容。

ABA模式使用低采樣率查看觸發(fā)之間的信號，同時用較高的采樣率顯示觸發(fā)端具有較高時間分辨率的信號分量。這種方法的內(nèi)存使用效率沒有多段記錄或門控模式高，但可以用來連續(xù)地查看兩次觸發(fā)之間發(fā)生的事件。使用時間戳?xí)r，快慢數(shù)據(jù)與1個樣本的分辨率是同步的。

應(yīng)用例子

第一個例子(圖2)顯示了對超聲波測距儀的聲音輸出進行的多段記錄模式采集。這個設(shè)備輸出40kHz脈沖信號，然后根據(jù)接收到回波所花的時間確定距離。這些脈沖以5個一組的方式產(chǎn)生，間隔為15μs，處理工作是在這些多個脈沖串之間的450ms“死區(qū)時間”內(nèi)進行的的。聲音信號采用帶寬為100kHz的儀器級麥克風(fēng)拾取。圖2的左邊顯示了采集信號的一些參數(shù)設(shè)置。

圖2：用多段模式采集超聲波測距儀的40kHz聲音輸出。

每個段包含32k樣本，其中1k是觸發(fā)前樣本，31k是觸發(fā)后樣本的記錄。圖中沒有顯示出來的采樣率是7.8MS樣本/秒。最上面的軌跡是對整個采集過程的預(yù)覽，顯示了多個脈沖串和處理間隔。中間的軌跡是對5個段的放大顯示圖。每個段的開始用時間戳進行了標(biāo)記。最下面的軌跡是采集過程中第一個脈沖的放大顯示圖。

從這張圖可以看到單個脈沖的細節(jié)。顯示這些數(shù)據(jù)的軟件可以表明段是連續(xù)的，因為它們確實存儲在內(nèi)存中，但整合了測量間距的視圖通常更加有用。通過只存儲與每次觸發(fā)相關(guān)的段，數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以刪除3.5M個以上的數(shù)據(jù)樣本，而這些樣本本來是要在記錄死區(qū)時間的每個實例中消耗掉的。

如果兩個采集段之間的數(shù)據(jù)比較重要，那就應(yīng)該采用ABA模式，如圖3所示。在這種模式下，數(shù)據(jù)使用兩種不同的采樣率進行記錄。ABA模式從每個輸入端產(chǎn)生兩個數(shù)據(jù)通道。主數(shù)據(jù)通道被稱為“B”通道，采用多段記錄采集模式，針對檢測到的每次觸發(fā)記錄一段數(shù)據(jù)。B通道數(shù)據(jù)采集采用選定的采樣率。每二個數(shù)據(jù)通道被稱為“A”數(shù)據(jù)通道，采用分頻的采樣時鐘連續(xù)運行，用于采集較慢的連續(xù)信號。A、B數(shù)據(jù)間的時間同步是基于采集到的時間戳完成的。結(jié)果顯示在整個運行時間內(nèi)用較慢的A采樣時鐘實現(xiàn)了完整的信號采集，同時在每次觸發(fā)事件點會產(chǎn)生以較高速率采樣的B段數(shù)據(jù)，并且對感興趣的區(qū)域提供了更多的信息。

圖3：使用雙時基ABA采集模式采集的同一超聲波脈沖。注意，下方的“A”軌跡是以較低采樣率采集的連續(xù)信號數(shù)據(jù)，上方的軌跡是以較高(B時基)采樣率采集的單個段。