超声波AD/DA系统方案

描述:

针对不同的应用领域，超声发探测或声发射一般分为主动探测（如DA作为发射源），和被动探测（被测物理本身为发射源，比如爆破等）。本方案介绍的为一套高规格的超声主动探测系统。

系统规格：

系统DA（发射部分）选用两块德国Spectrum的M2i.6022 14bit高速DA卡，每块卡具备四个独立可调节的14bitDAC通道。

大支持62.5MHz的CLK。每块板上标准配置256MB内存，大可支持到4GB, 这样8个通道，每个通道可以分配到32MS的数据量（每块板载256MB容量下，4个通道分享256/4=64MB,由于是14bit位宽，所以为64/2=32MS）。

每个通道具有独立的gain和offset调节电路，大可输出+/-3V的模拟电压。两张卡通过专用的start-hub模块进行同步连接，保证每块卡的clk是同步的，low-slew；同时触发也保证是同步的。同发送端相同的信号产生系统，并在同步时钟和同步触发控制下进行同步信号发生。

系统中AD部分（超声回波接收部分）选用一块德国Spectrum的M2i.4932 16bit高速ADC卡，每块卡有八个独立可调节的16bit ADC通道。大支持25MHz的CLK。每块板上标准配置256MB内存，大可支持到4GB。每个通道具有独立的gain和offset调节电路，大可输入+/-10V的模拟电压。

系统连接如下：

关于两块M2i.6022的级联性能：

选取一张卡作为Master，另外一张卡作为Slave，这样组成统一的系统，保证8个通道的同时输出数据。

由于M2i系列卡的特殊设计，使个板卡间的delay小于500ps。输出相位延迟精度和时钟频率的关系：

我们利用DDS技术，在时钟频率为60MHz时产生1M的正弦波（hanning窗）,波形如下：

在60M时钟工作下，通道间的相位小延迟为16.67ns，如下图所示：ch0和ch1间产生了16.67ns的延迟：

上图表示小通道延迟的情况下DDS中的数据。

总结：

1.spectrum的M2i.6111两块并联组成8通道同步输出：spectrum带有start-hub功能，保证了8通道同步的一致性；

关于每个通道延迟触发，可以通过软硬件结合的DDS技术来方便的实现：首先硬件保证各通道的一致性，较高的采样时钟，我们选用125MSPS的时钟，那么DDS产生每个通道间的延迟的小时间单位是8ns/step，要是延迟量增加和产生信号的频率较低，那么DDS占用的板上内存就会相应的增加；M2i.6111的板上内存标配256MB（可以增加到4GB），可以产生周期信号的小频率为0.5Hz。

2.两块M2i.4932 卡并联组成8通道30MSPS的采集系统，同步性同上。4932卡采集时带有输出数据带有时间戳信息，可以很方便得到每个通道的延迟信息，软件很容易计算出各通道的延迟量，及同步采集，异步处理。

3.由于系统架构充分考虑了扩展性，该系统很容易就能扩展到16通道或32通道，只需增加相应的硬件数量就行。

上述系统具有构架灵活，成本低廉，供应快速（一般能够保证在1月内到货并组成系统）等特点，是进行超声检测/声发射检测中的数据采集部分理想之选。同时坤驰科技可以提供系统集服务，基于Labview或者Matlab的驱动已经定制相关的应用程序！软件开发周期需要根据需求进行评估。

若有系统搭建方面需求，可以与我们联系。