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。