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32路數(shù)據(jù)同步采集存儲(chǔ)系統(tǒng)
概述
32路同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以完成32路數(shù)據(jù)的同步采集,、存儲(chǔ)以及實(shí)時(shí)信號(hào)處理等功能。
32路同步數(shù)據(jù)包括單個(gè)板卡通道之間的同步和多個(gè)板卡之間的同步,，同步后的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)在板載DDR3，再通過(guò)PCIe接口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī),，如果采集的是瞬態(tài)信號(hào)，如主動(dòng)超聲波探測(cè)模式，可以使用Standard模式,，可以把數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在板載DDR3上，但要求采集的數(shù)據(jù)不能超過(guò)板載DDR3存儲(chǔ)容量,；如果采集的是連續(xù)信號(hào),，如被動(dòng)超聲波探測(cè)模式，可以使用FIFO模式,，數(shù)據(jù)可以一邊存儲(chǔ)在DDR3上,，一邊把數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，存儲(chǔ)的時(shí)間的長(zhǎng)短受限于磁盤(pán)容量的大小,。
32路同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適用于實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)狀態(tài)在線檢測(cè),、噪聲檢測(cè)、溫度試驗(yàn),、環(huán)境試驗(yàn),、雷管引爆延遲時(shí)間檢測(cè)等。
北京坤馳科技有限公司基于數(shù)據(jù)采集與控制部分,，為用戶提供一套解決方案,，涉及到信號(hào)的采集存儲(chǔ)或處理。
系統(tǒng)框圖：
系統(tǒng)規(guī)格
采集模塊：
德國(guó)Spectrum公司： M2i-4912-exp 基于PCIE總線的數(shù)據(jù)采集卡：
l 8通道同步采集,。
l 16bit采集精度,，大10Msps采樣率。
l ±200mV到±10V軟件可調(diào)增益設(shè)置,。
l AC/DC輸入可設(shè)置,。
l PCIE x1 總線，連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率＞160MB/s,。
l 支持多板同步采集級(jí)聯(lián),。
存儲(chǔ)模塊：
RAID SSD存儲(chǔ)模塊：
l 大支持8塊SATA 3.0接口存儲(chǔ)介質(zhì)。
l 采用4塊 容量512GB的SSD 組成RAID 0 存儲(chǔ)陣列,。
l 標(biāo)配容量2TB,，可以擴(kuò)展到4TB，或8TB,。
l 連續(xù)存儲(chǔ)速度＞800MB/s,。
GPU實(shí)時(shí)處理模塊：
l nVIDIA Tesla K10。
l Kepler GPU 架構(gòu)
l 支持CUDA 并行處理,。
l CUDA 處理核心 3072,。
l 單精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力為1.58T FLOPS。
計(jì)算機(jī)平臺(tái)：
l Intel Core i7 980X, 3.33GHz processor
l 24GB of DDR3 RAM & up to 16TB of disk space
l Four PCI-e (x16) expansion slots
l 16:10 ,， 17" LCD with resolutions up to 1920x1200
l Window 7 操作系統(tǒng)
l 1250W,，220VAC電源模塊
·
系統(tǒng)功能
采集板卡M2i-4912-exp系列工作模式：
l Single Record
當(dāng)板卡工作在Single Record模式下,，以根據(jù)外觸發(fā)或者通道觸發(fā)，選擇相應(yīng)的觸發(fā)方式,，每當(dāng)trigger信號(hào)到來(lái)板卡就開(kāi)始采集信號(hào),，采樣的總長(zhǎng)度是每次設(shè)置的單次采集的長(zhǎng)度。
l Multi Record
當(dāng)板卡工作在Multi Record模式下,，可以根據(jù)外觸發(fā)或者通道觸發(fā),，選擇相應(yīng)的觸發(fā)方式，每當(dāng)trigger信號(hào)到來(lái)板卡就開(kāi)始采集信號(hào),，采樣的總長(zhǎng)度是每次觸發(fā)采集的信號(hào)的長(zhǎng)度的累加,。
l ABA
當(dāng)板卡工作在ABA模式下，觸發(fā)信號(hào)到來(lái)時(shí),，開(kāi)始快速采集信號(hào),，觸發(fā)信號(hào)沒(méi)有時(shí)，采樣率降低,，可以保持連續(xù)采集數(shù)據(jù),。
l 多板同步采集系統(tǒng)
Spectrum 提供start-hub功能，通過(guò)獨(dú)有的數(shù)據(jù)同步和補(bǔ)償功能,，能精確的同步多塊（200塊以上）采集板卡,，使多塊板卡在統(tǒng)一的時(shí)鐘和觸發(fā)系統(tǒng)下工作，并保證各個(gè)通道間小的誤差,。
Stream 32 Channels 10 MS/s：
1 x SPcB8-E6 including SBench6-Pro（SBench6-Pro已經(jīng)包括多板同步功能）
Streaming Speed 640 MByte/s
Continuous streaming for nearly 7 hours
1 x SPcB8-E6 including SBench6-Pro（SBench6-Pro已經(jīng)包括多板同步功能）
Streaming Speed 640 MByte/s
Continuous streaming for nearly 7 hours
GPU實(shí)時(shí)處理能力：
CUDA 并行計(jì)算架構(gòu)
Nvidia的CUDA架構(gòu)用于提供本地計(jì)算接口,，包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，例如C,，和較新的基于API的OpenCL和DirectX計(jì)算,，設(shè)計(jì)達(dá)到100~1000核并行線程，CUDA允許真正的海量計(jì)算環(huán)境
GPU和CPU完成FFT時(shí)間比較
測(cè)試環(huán)境
CPU：Intel i7,。
內(nèi)存：4條8GB的DIMM，總存儲(chǔ)容量32GB,。
FFT處理庫(kù)函數(shù)：Intel Math Kernel Library(數(shù)學(xué)核心算法庫(kù))
測(cè)試結(jié)果
Spectrum公司提供完整的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),，具備二次開(kāi)發(fā)API函數(shù)和豐富的例程。并提供集成應(yīng)用程序SBench6-Pro,，可以完成多塊采集模塊集成控制和生實(shí)時(shí)波形顯示：
l 同步軟件打開(kāi)Sbench6會(huì)出現(xiàn)如下所以連接的板卡32路通道數(shù)據(jù)
l 系統(tǒng)支持多個(gè)板卡的streaming流盤(pán)模式,，需要Sbench6 Pro和Sbench6-Multi軟件支持
Sbench6軟件里設(shè)置streaming采集方式Continuous，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的大小取決于磁盤(pán)陣列的大小
l 系統(tǒng)軟件支持Multi Record采集,，可以對(duì)外部觸發(fā)信號(hào)敏感采樣,，可以設(shè)置Multi Record的個(gè)數(shù)，采樣長(zhǎng)度可設(shè)置,，采樣率可設(shè)置,，支持時(shí)間戳功能
l 支持FFT功能,，可以對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，可以加hanning窗,，hamming窗,，blackman窗，有效的防止了由于頻率分辨率不足,，導(dǎo)致的頻譜泄漏問(wèn)題,。
l 支持用戶二次開(kāi)發(fā)的C/C++程序設(shè)計(jì)，用戶可以編程實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)文件操作,，保存采集的數(shù)據(jù)
l 支持用戶二次開(kāi)發(fā)的matlab程序,，使用戶可以采集顯示數(shù)據(jù)
l 在連續(xù)模式下Spectrum公司提供多線程例程，支持變存儲(chǔ)變實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示功能,。實(shí)時(shí)計(jì)算由GPU負(fù)責(zé),，實(shí)時(shí)顯示功能由多核CPU完成，以I7 8核心CPU的處理能力,，實(shí)時(shí)顯示2~4個(gè)通道的有用數(shù)據(jù)是可以勝任的,。
脈沖采集原理
針對(duì)用戶產(chǎn)生的窄脈沖信號(hào)特征，信號(hào)幅度0-2Vpp,，可以選取采集卡的前置放大器范圍2.5V,，窄脈沖的重復(fù)頻率是1kHz，這樣脈沖信號(hào)都是burst模式出現(xiàn)的,。采集卡可以選擇通道觸發(fā),，設(shè)置某一個(gè)閾值，當(dāng)達(dá)到這個(gè)閾值,，就開(kāi)始采集,，這樣保證采集到的數(shù)據(jù)都是有效的脈沖數(shù)據(jù)。用戶可以針對(duì)采集到的脈沖數(shù)據(jù),，去除大量無(wú)用型號(hào)和噪聲信號(hào),。
系統(tǒng)外形尺寸和環(huán)境指標(biāo)：
l Dimension / Weight17.06”H x 13.67”W x 9.02”D / 30 Lbs。
l ShockOperating: 10g, 11ms, Half-Sine,。
l VibrationOperating: 10-500Hz (0.4Grms),。
l Non-Op: 10-500Hz (1.12Grms)。
l 工作溫度：-25℃～+50℃,；
系統(tǒng)配置
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