超高速 , 高速数据采集卡 , 在工业控制,科研教学中的应用案例

1.医疗器械

2.数字图像处理

3.振动实验设备

4.射频信号处理

5.基带信号数字处理

6.雷达信号处理

7.快速高速采集卡应用领域简介:

傅立叶变换

8.数字滤波

9.超声信号分析

10.数字广播信号分析

11.喷墨式墨盒系统测

12.无线局域网络基频发射模块测试系统

13.高压放电测试

9.超声信号分析

数字式超声波检测和成像处理系统是采用PC微机，以高速实时采集和存储及数字成像为主要技术的实时检测系统。系统主要由下列部分组成：双微机（或工控机）系统、超声波脉冲发射器、超声波信号接收器、高速数据采集卡、数据处理和分析软件包以及传感器、探头运动和扫描控制系统等,提高信噪比和检测精度，应选择了大于Nyquist采样率的过采样技术。确定了整个系统的采样速率必须达到100MHZ以上。

10.数字广播信号分析

11.喷墨式墨盒系统测

12.无线局域网络基频发射模块测试系统

只要选择规格20～100 MS/s 的采样频率(sampling rate)，30～60MHz 的带宽，可以供多组模拟信号同时输入，同时模拟输入的范围可通过软件选择,在搭配功能齐全的计算机，再加上一些研发人员开发的相关软硬件接口，其实就可以很快速的设计出一套价格低廉、功能实用、又可以轻易大量复制的WLAN模块检测设备。用于无线局域网络基频发射模块测试.

13.高压放电测试

高速数据采集及毛刺检测系统

峰值检测技术是数字存储示波器及数据采集卡中的重要技术之一，用来实现波形的毛刺捕捉。为了准确检测包络信号的毛刺，我们首先检测信号峰值，并判断信号峰值的类型，是真正的峰值， 还是毛刺的峰值。通过设置一定门限来区分毛刺和真正的峰值。其核心算法判断峰值中心，并同时向左向右（时间前后）进行边缘长度搜索，一旦在门限以内还存在另一个峰值，就可以判断毛刺的存在。

哪怕俩个峰值相互重合，通过检测峰值边缘长度也能判别叠加在峰值上的毛刺。为防止信号噪声的干扰，我们引入低通一阶导和低通二阶导的概念。检测流程如下：

基于光纤设计的电力局放数据采集系统

应用背景

局部放电（简称局放）是造成电力变压器绝缘劣化的重要原因之一，局方的检测和评价一直是变压器绝缘状况监测的重要手段之一。局放测试是通过测量变压器内部局放所产生的电信号实现局部放电的检测，以避免常见的点晕等干扰。局放监测系统主要有超高频传感器、信号调理单元、数据采集卡和工控机组成，其结构框架如图所示。

解决方案

通过高速数据采集卡对变压器局放所产生的电信号进行采集，记录并处理数据，由工控机显示测量结果，再通过数字接口控制信号调节单元的中心频率带宽等参数。

高速高分辨率信号采集卡构成超声探伤系统

Gage CompuScope 14100型信号采集卡可提供100MHz的采样率以及50MHz的模拟输入带宽，以满足超声传感器的需求。图1是该系统的原理图。

     来自超声脉冲发生/接收器的±1V信号输出直连到数字卡的BNC输入端。采集卡的输入阻抗为50Ω且可编程，提供与BNC线50Ω阻抗相适应的输入终端，并消除多重信号反射产生的失真。延迟器的输出被连接到采集卡的BNC外置触发输入。采集卡提供14位的采样精度。因为探测到的裂隙回波是任意小的，所以高采样精度在超声无损探测中是必须的。
图2显示了一个真实的来自叠片钢部件的超声信号。图像描绘了零件前壁反射的较大的回波，后面跟了较小的回波，说明表面之后就是裂隙。裂隙的回波和前壁回波之间的时间差，与裂隙的深度之间有如下的关系。
D=vΔt/2其中，D为裂隙的深度，Δt为前壁回波的时延，v为超声波在钢中的波速。

     超声扫描的目的是在整个扫描中确定Δt，并绘制一张标示整个部件上裂隙深度的分布图。
跟踪回波的振幅随裂隙的尺寸而增加。全部超声波信号的振幅由脉冲发生/接收器增益进行调整。这样前壁回波几乎充满信号采集卡的输入范围，本例中是±1V。
结果是，在前壁回波不发生削顶失真的前提下，裂隙回波无法进一步放大。图3展示了图2中裂隙回波放大后的图像，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辐射衰减探测探测中的应用：

       一用户要用数据采集卡对放射性核辐射的衰减进行监测。计划利用基于PC的数字化卡对从核辐射探测器获取的成型脉冲进行数字化。其应用要求至少12 bit分辨率、每秒最低50 MS/s样点采样率，并且采集存储深度最低256K，需8通道卡。数据采集卡的速度和可靠性对测量过程很重要。起初用户需要四张双通道卡，但最终采用了Gage的Com-puScope8384八通道PCI数据采集卡。CS8384能以50 MS/s的速率采集模拟信号，分辨率为14 bit，板上采集存储深度可达2 GS，一张卡即可解决问题。

      从核辐射探测器获取的成型脉冲的速率(发生的频率)和幅度是变化的。波形大概为高斯波形，总宽度为3μs～5μs，是最大幅度的一半(FWHM)。每个脉冲的特征描述对精准断定辐射物质的放射性非常关键。这些物质的计数率从非常低的(每分钟O.02个脉冲)到相对高的(每分钟大于1 000个脉冲)都有。

      用户要求尽可能少遗漏衰减事件，同时连续将脉冲数字化。在数据采集过程中重新显示数字化的脉冲非常重要，并需要在近实时状态下进行。

      他们需要采集卡以50 MS/s将两个输入电压信号数字化。电压分辨率至少1/4 096。这意味着需要至少12 bits的垂直分辨率。每个记录的点数高达4096个，每通道最少需要256 KS采集内存。

      用CS8384外部时钟，50 MS/s采样率采集最小的256点用时5.12μs。再将采集到的512 Bytes(每个样点2Bytes)通过PCI总线主控(200MB/s)传输到PC-RAM进行显示和储存，每通道用时3μs。之后，名义上需要100μs为下一个触发进行重整。因此，在8通道系统中，一个周期全部时间(脉冲重复间隔)在最好的情况下约为PRI=8 channelsx3μs+100μs=124μs

     因此连续触发PRF好于7 kHz。这比客户要求的>17 Hz(每分钟1000个脉冲)好500倍。

      理论上，我们无法保证显示所有脉冲，也无法保证不丢失脉冲。对任何基于GUI软件的应用来说，适配刷新都是很大的瓶颈。在Gage的基于Windows的GageScope软件设计中，通常要达到30 Hz或更快的刷新率来保证它不闪动。用户自己也可开发软件以达到这一速率。如果这样，Gage将为其提供CompuScope/C/C#软件开发包。  

       Gage的8通道卡不但采样率高，还可在单一系统中最多集成128个通道，同时具有很多其它特性，如外部时钟、时钟输入输出、触发输入输出、10 MHz参考时钟、时间戳记、高速PCI传输率，以及长存储深度和前触发多记录模式等。

高速数据采集卡应用于弹丸激波测量

1前言

根据空气动力学原理，当运动物体的运动速度大于局部声速时会产生冲击波，弹道声波是超声速弹丸飞行时冲击空气分子所形成的激波。采用激波原理进行报靶是一项具有挑战性的技术，利用激波信号进行超音速飞行体探测，是一种新的目标探测方法。国内外都对此技术进行了研究，但能以低成本成功应用到实际射击训练中的还很少。本文针对此项技术原理，采用了结合高速数据采集卡，运用虚拟仪器技术进行了初期信号采集及其验证分析。

2问题的提出以及方案选择

要提高报靶精度，关键是要准确测量弹丸穿越靶区瞬间的位置，弹丸飞行速度极快，用其他方法难以对其进行跟踪，因此采用激波实现报靶，根据声学原理，采用测量超声速飞行的弹丸在空气中激发的弹道波实现定位。但是，弹丸在穿过靶区的瞬间是否存在激波，其信号特征如何，强度究竟有多?这成了技术实现的首要问题。

本文构建的数据采集系统如图1所示，由信号采集传感器、信号处理、数据采集卡、PC计算机组成，具有显示打印功能。