超聲波AD/DA系統(tǒng)方案

描述:

針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域,，超聲發(fā)探測或聲發(fā)射一般分為主動探測（如DA作為發(fā)射源）,，和被動探測（被測物理本身為發(fā)射源，比如爆破等）,。本方案介紹的為一套高規(guī)格的超聲主動探測系統(tǒng),。

系統(tǒng)規(guī)格：

系統(tǒng)DA（發(fā)射部分）選用兩塊德國Spectrum的M2i.6022 14bit高速DA卡，每塊卡具備四個獨立可調(diào)節(jié)的14bitDAC通道。

大支持62.5MHz的CLK,。每塊板上標準配置256MB內(nèi)存,，大可支持到4GB, 這樣8個通道，每個通道可以分配到32MS的數(shù)據(jù)量（每塊板載256MB容量下,，4個通道分享256/4=64MB,由于是14bit位寬,，所以為64/2=32MS）。

每個通道具有獨立的gain和offset調(diào)節(jié)電路,，大可輸出+/-3V的模擬電壓,。兩張卡通過專用的start-hub模塊進行同步連接，保證每塊卡的clk是同步的,，low-slew,；同時觸發(fā)也保證是同步的。同發(fā)送端相同的信號產(chǎn)生系統(tǒng),，并在同步時鐘和同步觸發(fā)控制下進行同步信號發(fā)生,。

系統(tǒng)中AD部分（超聲回波接收部分）選用一塊德國Spectrum的M2i.4932 16bit高速ADC卡，每塊卡有八個獨立可調(diào)節(jié)的16bit ADC通道,。大支持25MHz的CLK,。每塊板上標準配置256MB內(nèi)存，大可支持到4GB,。每個通道具有獨立的gain和offset調(diào)節(jié)電路,，大可輸入+/-10V的模擬電壓。

系統(tǒng)連接如下：

關(guān)于兩塊M2i.6022的級聯(lián)性能：

選取一張卡作為Master,，另外一張卡作為Slave,，這樣組成統(tǒng)一的系統(tǒng)，保證8個通道的同時輸出數(shù)據(jù),。

由于M2i系列卡的特殊設(shè)計,，使個板卡間的delay小于500ps。輸出相位延遲精度和時鐘頻率的關(guān)系：

我們利用DDS技術(shù),，在時鐘頻率為60MHz時產(chǎn)生1M的正弦波（hanning窗）,波形如下：

在60M時鐘工作下,，通道間的相位小延遲為16.67ns，如下圖所示：ch0和ch1間產(chǎn)生了16.67ns的延遲：

上圖表示小通道延遲的情況下DDS中的數(shù)據(jù),。

總結(jié)：

1.spectrum的M2i.6111兩塊并聯(lián)組成8通道同步輸出：spectrum帶有start-hub功能,，保證了8通道同步的一致性；

關(guān)于每個通道延遲觸發(fā),，可以通過軟硬件結(jié)合的DDS技術(shù)來方便的實現(xiàn)：首先硬件保證各通道的一致性,，較高的采樣時鐘，我們選用125MSPS的時鐘,，那么DDS產(chǎn)生每個通道間的延遲的小時間單位是8ns/step,，要是延遲量增加和產(chǎn)生信號的頻率較低,，那么DDS占用的板上內(nèi)存就會相應(yīng)的增加；M2i.6111的板上內(nèi)存標配256MB（可以增加到4GB）,，可以產(chǎn)生周期信號的小頻率為0.5Hz,。

2.兩塊M2i.4932 卡并聯(lián)組成8通道30MSPS的采集系統(tǒng)，同步性同上,。4932卡采集時帶有輸出數(shù)據(jù)帶有時間戳信息,，可以很方便得到每個通道的延遲信息，軟件很容易計算出各通道的延遲量,，及同步采集,，異步處理。

3.由于系統(tǒng)架構(gòu)充分考慮了擴展性,，該系統(tǒng)很容易就能擴展到16通道或32通道,，只需增加相應(yīng)的硬件數(shù)量就行。

上述系統(tǒng)具有構(gòu)架靈活,，成本低廉,，供應(yīng)快速（一般能夠保證在1月內(nèi)到貨并組成系統(tǒng)）等特點，是進行超聲檢測/聲發(fā)射檢測中的數(shù)據(jù)采集部分理想之選,。同時坤馳科技可以提供系統(tǒng)集服務(wù),，基于Labview或者Matlab的驅(qū)動已經(jīng)定制相關(guān)的應(yīng)用程序！軟件開發(fā)周期需要根據(jù)需求進行評估,。

若有系統(tǒng)搭建方面需求,，可以與我們聯(lián)系。

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