高速数据采集卡选型时的一些关键判别要素

基于虚拟仪器技术的柴油发动机测控系统2007-03-09 19:03:27 作者:吴伟斌洪添胜来源:互联网摘要:介绍了采用NI公司的DAQ卡、SCXI信号调理模块及PC机构成的一个基于虚拟仪器技术的柴油发动机制测控系统。

它通过LabVIEW的编程,使用户界面直观地显示在显示器上,方便了调试。

该系统已应用在柴油发动机燃用柴油和十六种植物油的稳态性能测试试验上,运行情况良好,且各测量参数的误差与发送机试验图家标准对比,都满足了要求。

关键词:虚拟仪器数据采集卡信号调理模块测功器LabVIEW 发动机测试仪器经历了模拟仪器、数字化仪器和智能仪器三个阶段。

模拟仪器的基本结构是由磁机械式的,采用模拟器件组成各种电路,精度低、速度慢、适应性差;而数字化仪器如数字转速表等,主要由数字电路来实现,在测试精度、速度和仪器寿命等方面都比模拟仪器有较大的提高。

随着数字信号处理技术及大规模集成电路的发展,出现了以微机为核心的智能仪器,但由于其是以功能模拟的形式存在的,无论开发还是应用,都缺乏灵活性。

20世纪80年代后期,微机性能是得到极大提高,而向测试分析的通用软件开发平台的成功应用,使得虚拟仪器应运而生。

利用虚拟仪器技术,用户可以自定认义仪器的功能,创建32位编译程序,从而提高了常规数据采集和测试等任务的运行速度。

W40型电涡流测功器是华南农业大学从德国进口的测功设备。

该测试设备的数字化水平较低,控制台均采用机械式按钮,且经过近二十年的连续运转,设备已严重老化,出现明显的零点漂移,部分测试电路板已出现故障,经多次修理仍不正常,严重影响了测试工作的正常进行。

为此,在确保数据采集的精度和实时性、改善数据处理功能、提高易操作性和整个测试设备数字化水平的原理下,充分利用虚拟仪器的优势,对原有设备进行了更新和扩充,形成了一个测控系统。

1 系统硬件设计1.1 系统硬件组成测试系统的硬件组成主要包括NI公司的PCI-6024E 型DAQ卡和SCXI信号调理模块。

系统需求动态信号测试系统测试的往往是一些快速瞬态变化的参量，必须进行高速采集。

评价一个数据采集的主要技术指标有：系统通过速率、系统精度、系统分辨率、系统线性误差、系统共模抑制比、系统通道串扰抑制比以及系统短期稳定度等。

此外，还有一些重要指标：系统控制方式、系统总数据量、系统可靠性、系统功耗以及系统自动增益调节方式等。

对于动态信号采集系统而言，在诸多技术指标中，最为重要的是系统的分辨率、精度与通过率。

其中，系统通过率是高速数据采集系统区别于一般采集系统的最为关键的一项技术指标。

1）系统分辨率：系统分辨率是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小变化量，通常用最低有效位值（LSB ）、系统满度信号的百分数（FSR %）或系统可分辨的实际电压数值等来表示，有时案例名称：动态信号测试及其高速采集与传输技术的研究行业分类：远程监控与测试地点：也习惯用满度信号可以分辨的级数来表示。

对于动态信号采集，如选用MIC －3714采集卡，其ADC 的位数为12bit ，采集系统的分辨率见下表所示。

2)系统精度：系统精度是指系统工作于额定通过速率下，每个离散采样样本的转换精度，是系统实际输出值与理论输出值之差，它是系统各种误差的总和，通常表示位满度值的百分数，模数转换器的精度是一个系统精度的极限值。

对于一个12bit 分辨率的系统，采用12bit 的ADC 时，数据采集系统中的MUX 以及SHA 的精度均应明显优于选用的ADC 器件的精度时，系统的精度才能得到保证。

3）系统通过速率：系统通过速率通常有称为系统速度、传输速率、采集速率以及数据吞吐率等，是指系统每个通道每秒钟可稳定采集、处理的样本数。

对于一个包括模拟量输入、模拟量输出的采集系统，通过速率则指系统每个通道可采集、处理与输出的样本数。

时间域上，与通过速率相对应的技术指标是通过周期，它是通过速率的倒数。

通过周期又常称为系统响应时间，或系统采集周期，它表征了系统从样本输入到输出所需的时间，即系统每采集一个有效数据所占用的时间。

高速adc采集电路设计高速ADC（模数转换器）采集电路的设计涉及到多个关键组件和参数，这些都需要仔细考虑和优化以确保性能。

以下是一个简化的高速ADC采集电路设计流程：1.选择ADC类型:根据需要，选择适合的高速ADC，例如并行ADC、逐次逼近寄存器（SAR）ADC、流水线ADC等。

每种类型都有其特性和应用场景。

2.确定规格:确定ADC的规格，包括分辨率（位数）、转换速率、输入范围、功耗等。

这些参数将影响电路设计。

3.设计参考电压和基准电路:ADC需要一个稳定的参考电压。

设计一个低噪声、低失真、低抖动的参考电压和基准电路。

4.输入电路设计:根据ADC的输入要求，设计适当的输入电路。

这可能包括缓冲器、去耦电容、抗混叠滤波器等。

5.时钟分配:为ADC提供稳定的时钟信号，并确保时钟网络的分布是低噪声和低抖动的。

6.电源和地平面:设计适当的电源和地平面，以确保ADC的稳定运行和低噪声性能。

7.数字接口:如果ADC有数字输出，设计适当的数字接口。

这可能包括数据总线、地址总线、控制总线等。

8.噪声和电磁兼容性(EMC)考虑:在高速ADC中，噪声和EMC问题可能更为突出。

进行电磁仿真，并采取措施减少辐射和传导干扰。

9.版图和布局考虑:在绘制版图和布局时，考虑信号路径、电源和地平面、去耦电容的最佳放置等。

10.测试和验证:在实际制造之前，使用仿真工具验证设计的正确性。

制造样品进行测试，以确保满足规格和性能要求。

11.优化和迭代:根据测试结果，对设计进行必要的调整和优化。

这可能包括更改元件值、优化布局、改进去耦策略等。

12.文档和归档:整理所有设计文档，以便于未来的维护和修改。

请注意，高速ADC采集电路设计是一个复杂的过程，需要深入的电子工程知识以及对模拟和数字电路设计的理解。

建议在进行此类设计时咨询或雇佣有经验的电子工程师或专家。

1功能简介本采集板卡基于8通道PCI Express接口的,最快的12bit高速数据采集卡。

其数据吞吐量快达1 GB/s (1000 MB/s)，2个同步输入上的采样率为200 MS/s，是许多应用的理想解决方案，包括OCT、雷达、超声波、光谱测定和射频信号记录。

200 MS/s的每通道实时采样率基于PCIe x8总线的1.4 GB/s的数据流量）2通道12位分辨率采样从500 MHz 到1 MHz的外部时钟高达250 MHz的全功率带宽+/- 40 mV至+/- 4 V输入范围60.3 dB信噪比NIST可追踪校准连续流模式存储高达2千兆采样率的双端口存储器触发输入和触发输出连接器半长PCIe x8卡AlazarDSO软件允许快速启动用于 C/C++、C#、VB和LabVIEW的软件开发工具包（SDK）可提供Linux驱动程序本采集板卡集成了8路高速数据采集、2片大规模FPGA、1GB缓存以及USB、VGA、UART等通用接口，可实现对8路信号直接射频采集、存储、预处理或传输。

其主要特点包括：射频/中频输入本板卡具有8路相同且独立的模拟信号输入通道，由SMA接口输入的射频或者中频信号经过信号调理电路注入ADC并转换为数字序列。

输入信号的带宽最大2000MHz。

ADC本板卡兼容两种型号ADC，分别为：ADS5474：分辨力14bit，最高采样率500MSPS；ADS5463：分辨力12bit，最高采样率400MSPS。

ADC采集的高速数据经后级FPGA进行数字处理。

Virtex5 FPGA该板卡包含两片Xilinx Virtex5 FPGA，根据焊装的具体型号不同，单片容量由400万门至1600万门不等。

两片FPGA前后级联，前级FPGA（XC5VSX50T）连接8路高速ADC，适合进行数据处理，外挂1G的DDR2 SDRAM存储器以扩展其存储能力。

后级FPGA（XC5VLX30T）用于外部接口控制。

选择16位或12位数据采集(DAQ)卡的诸多考虑
佚名
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2002(21)5
【摘要】在选择一块多功能数据采集卡时,您可以简单地根据自己所需要的模拟输入和输出通道数以及数字信号数做决定.模拟输入通道的精度也应该很容易就能决定.
【总页数】2页(P43-44)
【关键词】16位;12位;DAQ;数据采集卡
【正文语种】中文
【中图分类】TP334.7;TP274.2
【相关文献】
1.基于DAQ数据采集卡的虚拟仪器通用硬件平台设计 [J], 张兢;卢凤兰;余成波
2.基于DAQ卡的液压成形数据采集系统设计 [J], 刘建军;高振莉;连香姣;窦蕴平
3.多功能数据采集卡DAQ-2213 [J],
bVIEW下基于普通数据采集卡的DAQ系统的实现 [J], 吴艮霞;李国阳;韦巍
5.凌华科技推出DAQ—MTLB for MATLAB 数据采集工具箱全系列凌华数据采集卡均适用加速MATLAB环境应用开发进程 [J],
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基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现高速数据采集卡是一种用于实时采集高速数据的硬件设备，它可以将模拟信号转换为数字信号，并通过接口传输到计算机或其他设备进行处理。

在许多领域中，如仪器仪表、医学影像、通信等，高速数据采集卡被广泛应用。

在设计高速数据采集卡时，我们首先需要选择适合的处理器。

ARM处理器因其低功耗和高性能而成为了许多嵌入式系统的首选。

其架构简单、易于开发和应用，因此非常适合用于高速数据采集卡的设计。

同时，ARM处理器也提供了丰富的外设接口，可以方便地与其他模块进行通信和数据传输。

在数据采集过程中，我们需要将模拟信号转换为数字信号。

为此，我们可以使用FPGA芯片来实现高速的模数转换功能。

FPGA芯片具有高度可编程性和并行计算能力，可以根据需要进行灵活的配置和优化。

通过将FPGA芯片与ARM处理器进行连接，我们可以实现高速数据采集和实时处理的功能。

在实际设计中，我们可以使用一块FPGA开发板作为硬件平台。

这种开发板通常具有丰富的外设接口，并且可以方便地进行扩展和调试。

我们可以在开发板上搭建一个数据采集系统，包括模拟输入接口、ADC模块、FPGA芯片和ARM处理器。

通过适当的接口设计和数据传输协议，我们可以实现高速数据的采集和传输。

在软件开发方面，我们可以使用嵌入式操作系统来管理和控制系统。

由于ARM处理器具有丰富的外设接口和强大的计算能力，我们可以在嵌入式操作系统上开发相应的驱动程序和应用程序。

通过这些软件的配合，我们可以实现数据的采集、处理和存储等功能。

综上所述，基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现是一个复杂而有挑战性的任务。

通过合理的硬件设计和软件开发，我们可以实现高速数据的采集和实时处理，并且可以广泛应用于许多领域中。

随着科技的不断进步，高速数据采集卡将会发挥越来越重要的作用。

PCI8002A 同步高速数据采集卡硬件使用说明书阿尔泰科技发展有限公司产品研发部修订阿尔泰科技发展有限公司目录1PCI8002A 同步高速数据采集卡硬件使用说明书版本：6.1112阿尔泰科技发展有限公司第一章功能概述信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。

数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。

实时信号处理、数字图像处理等领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。

ISA 总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。

我公司推出的基于PCI 总线、USB 总线等数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点，以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比，获得多家客户的一致好评，是一系列真正具有可比性的产品，也是您理想的选择。

第一节、产品应用本卡是一种基于PCI 总线的数据采集卡，可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内的任一PCI 插槽中，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统，也可构成工业生产过程监控系统。

它的主要应用场合为：◆电子产品质量检测◆信号采集◆过程控制◆伺服控制第二节、总线及制作工艺特点◆32 位PCI 总线，支持PCI2.2 协议，真正实现即插即用◆支持5V PCI 总线（总线上的+5V 和+12V 均被使用）◆FPGA 接口芯片设计，具有极高的保密性，特别适合OEM 合作第三节、AD模拟量输入功能◆转换器类型：AD9224◆输入量程：±5V、±2.5V、±1V、±0.5V◆转换精度：12 位(Bit)◆采样速率(同步采样)最高采样速率为40MHz(25 纳秒/点)最低采样速率为400KHz(约 2.5 微秒/点)分频公式：采样频率= 主频/ 分频数，其中主频= 80MHz，32 位分频，分频数的取值范围：最低为2，最高为200◆物理通道数：4 通道(各通道完全独立同步采样)◆模拟量输入方式：单端模拟输入◆模拟输入阻抗：>10MΩ◆模拟输入共模电压范围：<±2V◆通道切换方式：4 通道同时转换◆数据读取方式：软件读取方式、DMA 方式（此方式速度最高）◆存诸器深度：每通道512K 字（点）RAM 存储器◆时钟源选项：板内时钟和板外时钟软件可选◆触发模式：软件内部触发和硬件外部触发◆触发类型：边沿触发触发◆触发方向：负向触发、正向触发、负正向触发◆触发电平：共4096 级软件可调，可调范围为±10V1PCI8002A 同步高速数据采集卡硬件使用说明书版本：6.111◆触发灵敏度：软件可选范围为1～65535（819uS）◆模拟量触发源：AI0、AI1、AI2、AI3、ATR、DTR (软件可选)◆系统测量精度：0.1%◆工作温度范围：-40 ～+85℃◆存储温度范围：-40 ～+120℃第四节、DI数字量输入功能◆通道数：8 路◆电气标准：TTL- CMOS 兼容◆最大吸收电流：小于0.5mA(毫安)◆高电平的最低电压：2V◆低电平的最高电压：0.8V第五节、DO数字量输出功能◆通道数：8 路◆电气标准：CMOS 兼容◆最大下拉电流：20mA◆最大上拉电流：2.6mA(毫安)◆高电平的最低电压：3.4V◆低电平的最高电压：0.5V第六节、其他指标◆板载时钟振荡器：80MHz第七节产品安装核对表打开PCI8002A 板卡包装后，你将会发现如下物品：1、PCI8002A 板卡一个2、ART 软件光盘一张，该光盘包括如下内容：a) 本公司所有产品驱动程序，用户可在PCI 目录下找到PCI8002A 驱动程序；b) 用户手册（pdf 格式电子文档）；第八节安装指导一、软件安装指导在不同操作系统下安装PCI8002A板卡的方法一致，在本公司提供的光盘中含有安装程序Setup.exe，用户双击此安装程序按界面提示即可完成安装。

采集卡验收标准 二级流程 序号 验收标准 核实产品规格 1 网络维护员拆封前首先查看采集卡外包装是否完整，有无曾经拆封迹象 2 网络维护员查看外包装显示品牌型号是否与购买品牌型号一致 3 网络维护员拆封包装，查看采集卡品牌型号是否与外包装型号一致，是否与购买品牌型号一致 清点随机资料 1 网络维护员拆封后首先查看有无装箱单与合格证明

2 网络维护员根据装箱单清点随机资料：保修卡、说明书，看发票是否正确

清点配件 1 网络维护员根据装箱单清点随机配件：压缩盒音频线、视频线、数据线、采集软件、驱动光盘是否齐全 查看外观 1 网络维护员检查采集卡外观是否有损坏，接口是否有松动，配件是否有破损

验证真伪 1 网络维护员记录采集卡序列号和防伪编号，根据防伪信息提示或登录网站或打电话核实其真伪

测试性能 传输速度

网络维护员查看说明书，看采集卡的采集传输速度。 IEEE 1394标准定义了三种传输速率：98．304 Mbps，196．608 Mbps，392．216 Mbps。因为这三种速率分别在100 Mbps，200 Mbps，400 Mbps附近，所以标准中亦称之为S100，S200，S400。这个速度完全可以用来传输未经压缩的动态画面信号。而IEEE 1394．b标准正在研讨支持800 Mbps和1 600 Mbps的传输速率； 采集分辨率 网络维护员查看说明，看采集卡说明的最大采集分辨率是多少。

解码芯片 网络维护员查看说明，看采集卡说明的解码芯片的型号是什么。 IEEE1394a标准接口的数据传输速率理论上可达到400Mbps；IEEE1394b接口的传输速率理论上则可达到800Mbps。目前IEEE1394接口移动硬盘盒基本上是IEEE1394a标准的，一般采用OXFW911芯片。 驱动安装的难易

网络维护员实际操作，安装采集卡驱动，在安装过程中，看是否简单操作（比如直

接点击下一步傻瓜安装），不用很多高技能知识配置

高速数据采集系统的原理与应用1. 简介高速数据采集系统是一种用于快速、精确地采集和记录数据的系统。

它主要由传感器、数据采集卡、计算机和软件组成，能够实时采集并存储大量、复杂的数据。

在科学研究、工程实验和工业控制等领域得到了广泛的应用。

2. 原理高速数据采集系统的工作原理主要包括以下几个步骤：2.1 传感器采集数据高速数据采集系统通过连接各种类型的传感器，如温度传感器、压力传感器、速度传感器等，实时采集被测对象的各种数据。

传感器负责将物理量转化为电信号并输出给数据采集设备。

2.2 数据采集卡接收信号数据采集卡是高速数据采集系统的核心部件之一。

它负责接收传感器传输的模拟信号，并将其转换为数字信号。

数据采集卡通常具备多通道、高分辨率和高采样率的特点，以确保数据的准确性和完整性。

2.3 数据存储与处理数字信号经过数据采集卡转换后，被传输到计算机内存中进行存储和处理。

通过高速数据采集系统提供的软件，用户可以实时监测和记录数据，并进行各种数据处理和分析。

存储和处理数据的方式可以根据需求选择，如存储至本地硬盘、远程服务器或云端。

3. 应用高速数据采集系统在许多领域都有着广泛的应用。

以下列举了一些常见的应用场景：3.1 科学研究在科学研究中，高速数据采集系统可用于物理实验、生物医学研究、地质勘探等领域。

它能够快速、准确地采集实验数据，为科学家们提供有力的数据支持。

3.2 工程实验工程实验中常常需要对各种参数进行实时监测和记录，以确保工程项目的安全和稳定。

高速数据采集系统可以帮助工程师们实现对参数的准确采集和分析，提高工程实验的效率和质量。

3.3 工业控制在工业生产中，高速数据采集系统可用于设备的运行监测、质量控制和故障诊断等方面。

通过实时采集关键数据，及时发现并解决潜在问题，提高生产效率和产品质量。

3.4 航天航空在航天航空领域，高速数据采集系统被广泛用于对飞行器性能和工况的监测和分析。

它可以采集和记录飞行器各种参数，为航空工程师提供有力的数据支撑，提高飞行安全性和性能。