超聲波AD/DA系統方案

  描述:

  針對不同的應用領域，超聲發探測或聲發射一般分為主動探測（如DA作為發射源），和被動探測（被測物理本身為發射源，比如爆破等）。本方案介紹的為一套高規格的超聲主動探測系統。 

  系統規格：

  系統DA（發射部分）選用兩塊德國Spectrum的M2i.6022 14bit高速DA卡，每塊卡具備四個獨立可調節的14bitDAC通道。

  大支持62.5MHz的CLK。每塊板上標準配置256MB內存，大可支持到4GB, 這樣8個通道，每個通道可以分配到32MS的數據量（每塊板載256MB容量下，4個通道分享256/4=64MB,由于是14bit位寬，所以為64/2=32MS）。

  每個通道具有獨立的gain和offset調節電路，大可輸出+/-3V的模擬電壓。兩張卡通過專用的start-hub模塊進行同步連接，保證每塊卡的clk是同步的，low-slew；同時觸發也保證是同步的。同發送端相同的信號產生系統，并在同步時鐘和同步觸發控制下進行同步信號發生。

  系統中AD部分（超聲回波接收部分）選用一塊德國Spectrum的M2i.4932 16bit高速ADC卡，每塊卡有八個獨立可調節的16bit ADC通道。大支持25MHz的CLK。每塊板上標準配置256MB內存，大可支持到4GB。每個通道具有獨立的gain和offset調節電路，大可輸入+/-10V的模擬電壓。

  系統連接如下：

 

  關于兩塊M2i.6022的級聯性能：

  選取一張卡作為Master，另外一張卡作為Slave，這樣組成統一的系統，保證8個通道的同時輸出數據。

 

  由于M2i系列卡的特殊設計，使個板卡間的delay小于500ps。輸出相位延遲精度和時鐘頻率的關系：

  我們利用DDS技術，在時鐘頻率為60MHz時產生1M的正弦波（hanning窗）,波形如下：

 

  在60M時鐘工作下，通道間的相位小延遲為16.67ns，如下圖所示：ch0和ch1間產生了16.67ns的延遲：

 

  上圖表示小通道延遲的情況下DDS中的數據。
  

  總結：

  1.spectrum的M2i.6111兩塊并聯組成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；

  關于每個通道延遲觸發，可以通過軟硬件結合的DDS技術來方便的實現：首先硬件保證各通道的一致性，較高的采樣時鐘，我們選用125MSPS的時鐘，那么DDS產生每個通道間的延遲的小時間單位是8ns/step，要是延遲量增加和產生信號的頻率較低，那么DDS占用的板上內存就會相應的增加；M2i.6111的板上內存標配256MB（可以增加到4GB），可以產生周期信號的小頻率為0.5Hz。

  2.兩塊M2i.4932 卡并聯組成8通道30MSPS的采集系統，同步性同上。4932卡采集時帶有輸出數據帶有時間戳信息，可以很方便得到每個通道的延遲信息，軟件很容易計算出各通道的延遲量，及同步采集，異步處理。

  3.由于系統架構充分考慮了擴展性，該系統很容易就能擴展到16通道或32通道，只需增加相應的硬件數量就行。

  上述系統具有構架靈活，成本低廉，供應快速（一般能夠保證在1月內到貨并組成系統）等特點，是進行超聲檢測/聲發射檢測中的數據采集部分理想之選。同時坤馳科技可以提供系統集服務，基于Labview或者Matlab的驅動已經定制相關的應用程序！軟件開發周期需要根據需求進行評估。

  若有系統搭建方面需求，可以與我們聯系。