高速信号采集系统在超声回波测量中的应用

    1 用户的问题

    某超声水浸系统生产商将商用传感器安装在待测物体的前面，驱动电路激发传感器，发出一串超声能，同时传感器探测待测物体所反射的回波，与客户提供的延迟选通产生的触发信号同步。相应超声波回波将在50μs内结束。

    当采用中心频率为1oomhz的超声波传感器时，采样反射信号的采样率必须是500ms／s。在连续超声波记录采集之间，机器人定位手臂将传感器移动1mm。希望传感器能以250mm／s的平均速度移动，并且能够在c语言应用软件基础上编写自己的dos程序。

    2 解决方案

    用户的问题可以用gage公司的compuscope8500型8-bit、500ms／s的模／数转换卡来解决。板上存储深度：2 m，最大记录间隔：50lxs，采样率：500msis，可得出最大记录长度为25k，如下所示：

    最大记录长度=50μs x500ms／s=25000(μs)

    (msamples)／s=25000samples=25kilosamples

    (1μxlm=1υ-6xlo6=1)

    这个25 k的最大可能记录长度低于compuscope 8500型板卡的最低有效存储深度(128k)。

    接下来，我们必须考虑所需脉冲重复频率(prf)。当用户想以1 mm的间距移动并将其平均速度保留在250 mm／s时，compuscope 8500必须将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

    为确定compuscope 8500型板卡可获得的最大脉冲重复频率prf，首先必须计算可能的最小脉冲重复间隔(pri)。pri的值等于采集时间、pci总线传输时间和compuscope 8500的re—arm时间的总和。

    ●总采集时间是50μs，如下所示：

    采集时间=最大记录长度／采样率

    =25ks／500ms／s=50μs

    ●pci传输时间是250μs，如下所示：compuscope 8500是一个8-bit卡，所以一个数据采样占一个字节内存。那么，pci最大传输速率为1oomb／s或100ms／s， pci传输时间=最大记录长度／pci传输速率

    =25 ks / 100 ms／s=250μs

    ●compuscope 8500的re-arm时间约为30μs。

    现在可以计算出compuscope 8500可用的最小pri：

    pri最小值=采集时间+pci传输时间+re-arm时间=50μs+250μs+30μs=330μs

    prf最大值=1／330μs≈3khz

    gage公司的compuscope 8500板卡的3khzprf容易满足用户所需的250 hz prf的要求，而且预留给应用程序控制电机定位的时间超过90％。

    用户将在c语言的基础上编写dos程序。该程序将设置测试测物扫描，控制电机定位，然后通过简单调用c驱动子程序发来采集和下载超声波传感器位移之间所需的记录。由于正在推进pci的速度限制，所以建议将compuscope 8500安装在性能可靠、经过测试的gage工业级电脑中。