数据采集应用案例.ppt

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 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 9111HR需要冷端补偿PCI 9114系列板载CJCACLD 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 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 0 5V 电流 0 20mA或4 20mA 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 fmaxfs 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 6 8 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 9812DAQ 20XX其它多功能卡 S H触发要求PCI 9812 DAQ 2000系列Pre Post Middle DelayPCI 9118AboutPCI 9111Pre 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 7396 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PXI平台 采集卡民用 性能要求较低 可能有EBC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VXI或PXI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ICIO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 GatherDMA DataBuffer 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32ksampleFIFOBusMasteringDMA 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 动平衡 轴承转动平稳性 高速转动的轴承 如果存在转动惯量的不平衡 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 动平衡 轴承转动平稳性 实现轴承转动一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 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64kBFIFOBusMasteringDMA 高达80MB s吞吐率灵活的握手方式 HandShaking 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PCB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 32CHDO 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平滑进行三维合成 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 可以通过长时间平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平均算法 A 数字摄像机图象捕捉 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平均 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平面上的激光雕刻用PCI 6208V卡一