超聲波AD/DA系統(tǒng)方案

  描述:

  針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域,，超聲發(fā)探測(cè)或聲發(fā)射一般分為主動(dòng)探測(cè)（如DA作為發(fā)射源），和被動(dòng)探測(cè)（被測(cè)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(dòng)探測(cè)系統(tǒng),。 

  系統(tǒng)規(guī)格：

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

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

  每個(gè)通道具有獨(dú)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(jìn)行同步連接,，保證每塊卡的clk是同步的，low-slew,；同時(shí)觸發(fā)也保證是同步的,。同發(fā)送端相同的信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng),，并在同步時(shí)鐘和同步觸發(fā)控制下進(jìn)行同步信號(hào)發(fā)生。

  系統(tǒng)中AD部分（超聲回波接收部分）選用一塊德國(guó)Spectrum的M2i.4932 16bit高速ADC卡,，每塊卡有八個(gè)獨(dú)立可調(diào)節(jié)的16bit ADC通道,。大支持25MHz的CLK。每塊板上標(biāo)準(zhǔn)配置256MB內(nèi)存,，大可支持到4GB,。每個(gè)通道具有獨(dú)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(jí)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(gè)通道的同時(shí)輸出數(shù)據(jù)。

 

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

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

 

  在60M時(shí)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(gè)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(shí)現(xiàn)：首先硬件保證各通道的一致性,，較高的采樣時(shí)鐘,，我們選用125MSPS的時(shí)鐘，那么DDS產(chǎn)生每個(gè)通道間的延遲的小時(shí)間單位是8ns/step,，要是延遲量增加和產(chǎn)生信號(hào)的頻率較低,，那么DDS占用的板上內(nèi)存就會(huì)相應(yīng)的增加；M2i.6111的板上內(nèi)存標(biāo)配256MB（可以增加到4GB）,，可以產(chǎn)生周期信號(hào)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(shí)帶有輸出數(shù)據(jù)帶有時(shí)間戳信息,，可以很方便得到每個(gè)通道的延遲信息，軟件很容易計(jì)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(kuò)展性,，該系統(tǒng)很容易就能擴(kuò)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(diǎn),，是進(jìn)行超聲檢測(cè)/聲發(fā)射檢測(cè)中的數(shù)據(jù)采集部分理想之選。同時(shí)坤馳科技可以提供系統(tǒng)集服務(wù),，基于Labview或者M(jìn)atlab的驅(qū)動(dòng)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(jìn)行評(píng)估。

  若有系統(tǒng)搭建方面需求,，可以與我們聯(lián)系,。