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1、凌华数据采集卡 产品选型指南暨应用案例,张斌 北京凌华技术支持部 http:/ http:/,摘要,数据采集卡选型指南 数据采集产品在几个市场的典型应用 PCI-9812典型应用 PCI-7300A典型应用 其它应用,如何选择合适的A/D卡,根据传感器选择 热电偶、热电阻 根据采样定理选择 fs=2*fmax 根据精度要求选择 根据用户的其它要求选择 同步？触发？,Q：热电偶应用的特点,价格较低，坚固 可承受高温 可迅速感知温度的快速变化 低电压输出 低灵敏度 需要冷端补偿,A：选型,低电压输出 需要放大 最好高增益 低灵敏度 高分辨率 PCI-9118HR、PCI-9114系列、PCI-91
2、11HR 需要冷端补偿 PCI-9114系列板载CJC ACLD-8125板载CJC，可配合PCI-9111系列 可选的方案 PCI-9114系列 PCI-9111HR ACLD-8125 最佳方案 PCI-9114HG,Q：热电阻应用的特点,精度比热电偶高 不需要冷端补偿 电阻输出 低灵敏度 非线性输出，需要线性化 2线RTDs接线，简单，但要考虑接线电阻误差 3线和4线 RTD 接线，消除了接线电阻误差,A：选型,电阻输出 需要电流源 低灵敏度 高分辨率 可选方案 PCI-6208A + PCI-9111HR（9114、9118HR） 最佳方案 仍然建议选用ND-6013,其它传感器,目前
3、，越来越多出现了将传感器、变送器结合在一起的产品 一般输出为电压（05V）、电流（020mA或420mA） 若输出为电压，基本所有采集卡均可选 若输出为电流，必须在输入端并联一精密电阻，建议值250ohm,根据采样定理选择采集卡,前面所讨论的信号，一般变化缓慢，不涉及采样频率的限制 Nyquist采样定律：fs=2*fmax fs ：采样频率 fmax ：信号最高频率 一般最小为fs=2.5*fmax 工程上一般取为fs=68*fmax,根据精度要求选择采集卡,用户关心的最小可测电压值 输入范围/2n 对于小信号，需要选择高增益板卡,根据用户的其它要求选择采集卡,同步要求 PCI-9812 D
4、AQ-20XX 其它多功能卡 S&H 触发要求 PCI-9812、DAQ-2000系列 Pre、Post、Middle、Delay PCI-9118 About PCI-9111 Pre,如何选择合适的D/A卡,根据速度选择 PCI-6208与PCI-6308无时钟控制输出时序，不可用作波形发生器 DAQ-25xx系列可用作任意波形发生器 根据精度选择 PCI-6208：16位，可保证14位 PCI-6308、DAQ-25xx：12位,如何选择合适的I/O卡,根据点数（通道数）选择 根据信号类型选择： TTL、光电隔离、继电器 干接、湿接 根据驱动能力选择 光电隔离DO驱动能力较强 PCI-7
5、396/7348 根据速度选择 只有PCI-7300与PCI-7200时序由时钟控制 PCI-7200稳定的数据流量为1MB/s,DAQ产品在几个市场的典型应用,电力行业 电力录波： 传输电过程的“黑匣子”，记录电力的波形，供故障事后分析。 32/64通道，每通道采样率5kHz或10kHz 要求同步采集，有些情况下要求外部触发(用GPS信号作同步) DAQ-2204/2205可以满足要求，其中同步问题可以外接采样/保持电路 ,DAQ产品在几个市场的典型应用,智能交通 车载“黑匣子” 动态记录车辆行驶中的各种参数。 军用：要求记录点数多、性能高，会采用P台+采集卡 民用：性能要求较低，可能有EB
6、C或PC104+的机会 轨道交通 车用控制系统，要求高，双机热备 行车调度/监控，环境较恶劣，会用cPCI ,DAQ产品在几个市场的典型应用,自动测试(ATE) 军用ATE系统 要求高，一般用V或P实现 会用到继电器阵卡、开关卡 任意波形发生器卡、数字存储示波器卡 芯片测试系统 目前国内集中在6寸晶元厂，生产低集成度简单IC IO卡配合低速采集卡 其它测试设备,DAQ-2000系列板卡简介,创新的母子卡架构 自动校正功能 A/D、D/A同步进行 Scatter/Gather DMA,Data Buffer,Q: CD/DVD 读取头测试,CD/DVD读取依靠悬臂定位；定位信号来自外部电压信号
7、悬臂加上电压后要快速到位，且无振荡 要求测量在不同激励模式下悬臂的机械运动情况,A: CD/DVD 读取头测试,DAQ-2010,激光Doppler 干涉仪,频谱分析软件,A/D,D/A,正弦波,振动器,测量CD读取头的系统动态响应,PCI-9812卡简介,PCI-9812卡 高达20M采样频率 4路同步A/D转换 板载32k sample FIFO Bus Mastering DMA，高达80MB/s吞吐率 提供外部时钟输入 灵活的触发选择： 后触发、预触发、中触发、延迟触发,Q: 雷达信号采集,传统雷达把回波强度直接转换成图像进行显示 问题： 无法实现自动识别 无法实时存储数据 无法进行进
8、一步处理 要求将雷达信号直接数字化，利用计算机进行处理、分析,A: 雷达信号采集,雷达为脉冲发射 利用PCI-9812卡 1路20M数字采样 对回波的包络进行数字化 在屏幕上以极坐标显示 可利用计算机进行各种处理,Q: 炮弹出膛速度测试,在炮膛中，炮弹在点火瞬间为静止，依靠爆炸产生的推力逐渐加速，至出膛时速度最大。 要求测出炮弹在炮膛中运动过程中的速度时间曲线。,A: 炮弹出膛速度测试,采用PCI-9812卡，利用点火信号作为触发源 利用微波信号的Doppler频移测速度 20M采样频率，对结果进行动窗FFT分析,Q: 汽车点火系统检测,目前汽车越来越普及，对汽车维修设备的要求日益增加 汽车的
9、发动机是心脏，而点火系统是最易出问题，也是最难判断的地方 要求对点火波形进行采集，并利用计算机加以分析，帮助判断问题所在,A: 汽车点火系统检测,用PCI-9812卡采集点火波形并加以分析,A: 汽车点火系统检测(续),正常波形与典型故障波形,正常波形(重叠波),触点锈蚀波形,电容漏电波形,IC封装测试,半导体测试设备，实现芯片自动分捡,图像传感器,分析软件,挑选 机构,运动控制卡,PCI-9812,Q: 动衡轴承转动稳性,高速转动的轴承，如果存在转动惯量的不衡，就会产生振动，带来危害，所以要进行配重 要求采集轴承高速转动中的振动信号，给轴承配重提供依据,A: 动衡轴承转动稳性,实现轴承转动一
10、周对加速度传感器采样1000次 高速转动的轴承，刻标记以产生定位脉冲 利用8554卡计脉冲频率，并产生2000倍该频率的方波作为PCI-9812外时钟 利用定位脉冲作为9812触发信号,Q: 无损探伤声发射法,传统高压输电线路多采用陶瓷的“电葫芦”挂线 重，而且易损坏 积灰后高压情况下绝缘性能下降 目前国外多采用聚酯材料两端压接金属头挂线 要求压接过程中实时监测压接质量 压力是否达到规定值 压接中是否发生断裂,A: 无损探伤声发射法,声发射：当材料受应力达到损坏边界时，会发出一定频率(数kHz数百kHz)的声音信号 用PCI-9812卡采集压接过程中声传感器传回的信号 对信号加以分析、判断。,
11、PCI-7300A简介,PCI-7300A卡 高达20M采样频率 32路DIO通道，灵活配置： 8DI/8DO、8DI/16DO、16DI/8DO、16DI/16DO、32DI、32DO 板载64kB FIFO Bus Mastering DMA，高达80MB/s吞吐率 灵活的握手方式(Hand Shaking),Q: 高速PCB光模打印机,制作PCB (印制电路板)的过程： 绘图(利用Protel等软件) 制作光模(相当把电路打印在透明片上) 对原始印制板进行照排 用化学药品对照排后的板进行处理，留下的即是印制板 随着电路复杂度的增加，制作光模的时间越来越长，迫切需要提高速度,A: 高速PC
12、B光模打印机,打印设备采用MPU进行控制，与计算机进行高速数字传输 采用PCI-7300A，32CH DO，高速传输。 利用PCI-7300A的握手信号确保不会丢失数据,Q: 新一代全电脑化B超设备,传统B超把换能器(线阵)回波数据直接转换成图像信号并显示 无法进行图像处理 无法进行自动判别/测量 要求将B超回波数据实时读入计算机，并进行处理/存盘,A: 新一代全电脑化B超设备,B超前端的波束形成、回波调理及A/D转换等工作用户自制板卡完成 A/D转换后的数据利用FPGA传至PCI-7300A 利用握手信号完成数据传输，以确保数据完整性 利用计算机进行图像处理 实时图像增强 实时图像滑 进行三
13、维合成,Q: 数据高速串行传输,某类前端设备，提供高速串行数据接口，但传输速率、信号情况各有不同 传输速率最高达100Mbps左右 要求提供一个设备，可以连接各种前端设备，实现数据高速输入计算机、实时存盘,A: 数据高速串行传输,前端设备已提供串行高速传输的驱动电路 利用FPGA，实现串行数据并行数据的转换，并通过FIFO加以缓存 利用PCI-7300A，通过握手信号与FPGA交换数据，以确保数据不会丢失,Q: 数字摄像机图象捕捉,目前城市中光污染日趋严重，天文台已看不清星空 光污染绝大部分为随机信号，可以通过长时间均降低噪声 需要将观测的图像高速传进计算机进行长时间均算法,A: 数字摄像机图
14、象捕捉,高速影像传输 目标：完成CCD摄像头数据捕捉及处理 用PCI-7300A卡 外围自搭高速A/D转换电路 对A/D转换后的数据进行长时间均，以去除随机噪声，提高系统信噪比,E1/T1编码器功能测试,给E1/T1编码器外加正弦输入信号 利用PCI-7300的DI对编码器的输出数据流进行采集，加以判断 利用PCI-7300的DO可对采集数据进行回放,PCI-7300A 的其它典型应用,逻辑分析仪 数字信号发生器 波形、脉冲发生器,触摸屏自动测试,R=V/I; 测量电压以得到测试点的电阻 用固态继电器切换测试点,激光雕刻系统,激光雕刻系统 实现二维面上的激光雕刻 用PCI-6208V卡 一路AO控制激光的强度 一路AO控制振镜的偏转 一路DO控制台的移动,保险丝熔断时间测试,测量保险丝在一定电流在的熔断时间，时间最长达数小时，要求精度达到10us 用PCI-8554卡 保险丝通断转换成TTL信号 产生1us的方波做为时间基准 4个Counter级联对TTL信号进行计数,水泥强度测试,对水泥块缓慢加压，直至水泥块破坏 利用ACL-8111对压力传感器的值进行采样 当压力值波动超过一定阈值时认为水泥块已被破坏,Q&A,
