应用例子 - 浅析特殊数据采集模式的正确使用

应用例子

第一个例子（图2）显示了对超声波测距仪的声音输出进行的多段记录模式采集。这个设备输出40kHz脉冲信号，然后根据接收到回波所花的时间确定距离。这些脉冲以5个一组的方式产生，间隔为15μs，处理工作是在这些多个脉冲串之间的450ms“死区时间”内进行的的。声音信号采用带宽为100kHz的仪器级麦克风拾取。图2的左边显示了采集信号的一些参数设置。

图2：用多段模式采集超声波测距仪的40kHz声音输出。

每个段包含32k样本，其中1k是触发前样本，31k是触发后样本的记录。图中没有显示出来的采样率是7.8MS样本/秒。最上面的轨迹是对整个采集过程的预览，显示了多个脉冲串和处理间隔。中间的轨迹是对5个段的放大显示图。每个段的开始用时间戳进行了标记。最下面的轨迹是采集过程中第一个脉冲的放大显示图。

从这张图可以看到单个脉冲的细节。显示这些数据的软件可以表明段是连续的，因为它们确实存储在内存中，但整合了测量间距的视图通常更加有用。通过只存储与每次触发相关的段，数字转换器可以删除3.5M个以上的数据样本，而这些样本本来是要在记录死区时间的每个实例中消耗掉的。

如果两个采集段之间的数据比较重要，那就应该采用ABA模式，如图3所示。在这种模式下，数据使用两种不同的采样率进行记录。ABA模式从每个输入端产生两个数据通道。主数据通道被称为“B”通道，采用多段记录采集模式，针对检测到的每次触发记录一段数据。B通道数据采集采用选定的采样率。每二个数据通道被称为“A”数据通道，采用分频的采样时钟连续运行，用于采集较慢的连续信号。A、B数据间的时间同步是基于采集到的时间戳完成的。结果显示在整个运行时间内用较慢的A采样时钟实现了完整的信号采集，同时在每次触发事件点会产生以较高速率采样的B段数据，并且对感兴趣的区域提供了更多的信息。

图3：使用双时基ABA采集模式采集的同一超声波脉冲。注意，下方的“A”轨迹是以较低采样率采集的连续信号数据，上方的轨迹是以较高（B时基）采样率采集的单个段。

图3的最上方是整个采集的完整预览。中间是以选定的采样率（B采样时钟）记录的单个数据段。时间戳显示了触发时间。最下方的轨迹是以选定采样率的1/16采样的连续“A”数据。注意，连续记录显示了在使用多段记录模式的图2中不是很明显的脉冲间信息。

最后一个例子显示了门控采集模式。这种模式允许由外部门控信号代替传统触发信号来控制数据的记录。如果门控信号满足触发阈值设置，数据就被记录。因为门的宽度可能不完全匹配信号持续时间，用户设定的前后门控区域可以被增加和采集。门控段的数量仅限于可用的采集内存，当使用FIFO模式时是不受限制的。

图4提供了一个使用模拟激光信号完成的门控采集例子。门控信号标志待触发的激光。门控信号被施加于数字转换器的第二个通道，并且这个通道被设为触发源。触发阈值电平被设为150mV.最终采集到的是显示屏上的激光脉冲和门控信号。注意，128个样本的前后区域给门控区域增加了额外的样本。正如前面的例子一样，最上边的轨迹是预览模式，显示了速率为10Hz的多个激励。当使用门控采集模式时，时间戳与门的开始和停止边沿相关，这可以在段的缩放窗口看出来。段的持续时间等于门控时间加上前后门控区域的128个样本。

图4：门控模式采集模拟激光脉冲的例子，该例子表明在第二个数字转换通道上的门控信号触发了采集的启动和停止，它同样包含128个样本的前后门控区域。

使用门控采集模式后，只需8kS的采集内存就可以采集18个脉冲（总的持续时间等于1.8秒）。

本文小结

使用这些特殊的采集模式--多段记录、门控采集和ABA—可以减少采集和分析低占空比信号所需的内存。因为只是采集“显着的事件”，所以这种方法可以提高采集的效率。一般来说，数据传送和分析所需的时间也较短。智能采集模式有助于确保重要的事件不会被遗漏。快速触发重新加载时间和优化后的采集效率可以帮助你采集复杂的脉冲信号，即使它们以很高的事件速率产生。