混凝土超声检测仪支持24路模拟信号高速并行采集.而PCI-1714只有4组模拟输入。该方案采用分时复用的机制将24路模拟输入通道分为4路,使用多路选择器选择通道,这样可实现4路模拟信号的同步采集。

由于需要采集的数据量很大,同时要实时处理数据的实时处理,要求高速数据采集时不能过多占用CPU资源,因此采用DMA数据传输方式及相应的中断控制。由于PCI-1714的PCI总线控制器工作在主控模式下,借助PCI总线高带宽、低延迟的特性,经DMA数据传输,将采集的数据从FIFO中读出直接传送给计算机内存,配合设备驱动程序及上层应用程序对结果分析、处理、显示和存储,整个传输过程无需CPU干预,完全由硬件实现,从而有效地提高数据的传输速率。采用DMA方式进行大段数据传输,采样周期由板卡严格控制,避免了由于软件系统时间控制不精确而产生的信号失真。这样系统可在数据采集的同时进行其他工作,增加了系统的灵活性。

4 信号处理卡

信号处理卡的主要功能是把接收换能器传来的信号变成符合A/D卡处理的信号,并把计算机发出的触发命令转化成适合超声电源和MD卡接收的触发脉冲信号。主要由可控衰减网络、限幅保护电路、多路复用电路、可变增益放大器、PCI桥和可编程逻辑器件等构成。其结构原理图如图2所示。

由接收换能器接收的超声波被转化成电信号送到信号处理卡,首先通过1/10倍可选的衰减网络,这样可降低强信号幅度,以免后续增益级饱和;限幅保护电路将信号幅度限制在多路复用IC允许的范围内,以保护器件不被损坏;4片多路复用器ADG508F将24路信号分时复用,ADG508F是带有过压保护功能的8通道模拟多路复用器,通过控制3位地址线的逻辑电平切换模拟通道,各通道的通态电阻为300 Ω;随后信号进入程控可变增益放大器PGA202,PGA202是一种增益为1/10/100/1 000程控放大器,其具有增益精确、失真小、建立时间快和共模抑制比高等优点;PCI桥将32位高速PCI总线转换为类似于ISA总线的8位主动并行总线,实现信号处理卡与计算机接口,设计采用CH365作为PCI接口器件:CPLD把计算机发来的各种命令转化为相应的控制信号,该系统选用EPM7128S作为控制核心。