[实用新型]四通道同步数据采集卡

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种四通道同步数据采集卡，是专门针对需要同步采集多路数据情况下使用的数据采集卡，是一种专用的基于PC计算机的数据采集设备。

背景技术

将模拟信号转换为数字信号、并进行存储和计算机处理显示的过程称为数据采集，而相应的系统则为数据采集系统(Data Acquisition system)。数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等工作，它与传感器技术、信号处理技术、计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。由于数据采集技术可以使许多抽象的模拟量数字化，进而给出其量值，或通过信号处理对该模拟量进行分析。与模拟系统相比，数字系统具有精度高、可靠性高等优点，因此，数据采集技术的应用越来越广泛。如温度、压力、位置、流量等模拟量，可以通过不同类型的传感器将其转换为电信号模拟量(如电压、电流或电脉冲等)，再通过适当的信号调理将信号送给模拟数字转换器(ADC)，使其转换为可以进一步处理的数字信号送给数字信号处理器或微处理机。反之，数字信号处理器或微处理机可通过数字模拟转换器(DAC)将其产生的数字信号转换为模拟信号，再通过信号调理进行输出。随着科学技术的发展和数据采集技术的广泛应用，对数据采集系统的许多技术指标，如采样率、分辨率、存储深度、数字信号处理速度、抗干扰能力等方面提出了越来越高的要求，其中前两项为评价超高速数据采集系统的最重要技术指标。提高数据采集系统的采样率可更深入、更细微、更精确地了解物理量变化特性。在许多应用场合，需要超高速数据采集系统来完成许多低速数据采集系统无法完成的工作。在雷达制导方面，需超高速、高精度地大量获取目标数据，并进行实时处理以完成对运动目标的检测和识别。在观测供电传输线上的浪涌电流时，由于浪涌的持续时间仅有几百纳秒，而电压的变化范围则可达几千伏，要精确地了解其变化过程，就需要数据采集系统有极高的采样率。在高速电路中的毛刺捕获、火箭喷气流量的动态测试以及遥感遥测等场合均需要高速或超高速数据采集技术。超高速数据采集技术已广泛应用在雷达、导弹、通信、声纳、遥感、地质勘探、振动工程、无损检测、智能仪器、语音处理、激光多普勒测速、光时间域反射测量、物质光谱学与光谱测量、生物医学工程等多个领域，进而不断推动着这些领域的发展。

对于超高速数据采集系统而言，基于标准总线、具有海量数据存储深度、高速数字信号处理能力和超高速ADC所组成的超高速数据采集系统为当今发展趋势。在设计和选用系统时，就要有这四方面的考虑，即不但要考虑超高速数据采集部分，还要考虑其标准总线接口、数据存储深度和DSP处理器的性能，因为系统的整体性能已不单是超高速数据采集部分的性能，标准总线接口、数据存储深度和数字信号处理器也已成为评价系统整体性能的重要指标。

数据采集卡的基本任务就是测量产生于现实世界的物理信号。目前现有的多通道数据采集卡，绝大多数采用扫描开关控制不同的通道进行采集，实际上无法保证同一时间采集不同的通道。对于需要同步采集的时候，就需要同步数据采集卡。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服普通数据采集卡采集时出现的不同步现象，提供一种四通道同步数据采集卡，实现高速四通道同步数据采集。

本实用新型的技术解决方案是：四通道同步数据采集卡，采集卡插入计算机的PCI-E总线插槽中，所述的采集卡包括四路可控增益运算放大器、四路模数转换器、四路数模转换器、四个SPRAM存储器和一个FPGA芯片；

采集卡通过触发开始工作，FPGA芯片根据四路信号的幅值及采集精度，分别发出四路控制信号经数模转换器转换后控制四路可控增益运算放大器的增益；四路信号分别通过四路可控增益运算放大器放大、然后分别经模数转换器进行模数转换，转换的数字量输入FPGA芯片，由FPGA芯片进行检波和数据处理，得到预先想要采集的信号后分别按照FIFO方式存入四个SPRAM存储器中，FPGA芯片根据PCI接口数据传输方式将预先想要采集的信号存入计算机；所述的四路模数转换器采用同一时钟脉冲启动。

所述的可控增益运算放大器采用AD604芯片，使用时将AD604的两个放大通道串联。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：本实用新型通过FPGA的高同步性，同时控制四路A/D转换与采集，使用PCI-E总线，实现与上位机的通讯，从而实现高速四通道同步信号的数据采集。

附图说明

图1为本实用新型采集卡示意图；

图2为AD604原理图；

图3为本实用新型AD604的增益调节曲线；