CN204165946U - 多路超声信号同步采集系统 - Google Patents
多路超声信号同步采集系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204165946U CN204165946U CN201420653976.4U CN201420653976U CN204165946U CN 204165946 U CN204165946 U CN 204165946U CN 201420653976 U CN201420653976 U CN 201420653976U CN 204165946 U CN204165946 U CN 204165946U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cpld
- circuit
- usb
- card
- ultrasonic signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种多路超声信号同步采集系统，包括通道采集卡、排线、USB传输卡；通道采集卡包括：信号调理电路、AD转换器、双口FIFO缓冲器、CPLD、同步触发信号，用于调理超声信号，并将其转换成数据；排线，用于连接通道采集卡和USB传输卡；USB传输卡，用于CPLD和上位机之间进行USB通信。采样通道数易调节，采用CPLD和FIFO作为采集卡的主要架构，利用CPLD具有高阻态的特性，将多个采集模块的CPLD端口通过排线直接相连作为数据总线；解决了现有超声信号采集系统普遍存在干扰数据多和采集通道数不易更改的问题，与现有的超声信号采集系统相比，采样通道数可以任意拆卸，方便根据不同的探伤物体进行自由变换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多路超声信号同步采集系统，具体是采样通道数易调节的超声信号同步采集系统，属于电子电路技术领域。
背景技术
随着对产品质量要求的不断提高，有效的质量检测装置和方法越来越受到关注，而超声波检测作为一种绿色、无损、高效的方法，越来越多的被应用到检测系统。在实际探伤的过程中常常要根据被探测物体的状况进行采集通道的调整。
申请号为“200910095894.6”，名称为“一种相控阵超声检测数据采集与处理装置”的专利申请公开的是一种相控阵超声检测数据采集与处理装置，包括USB总线和主控计算机；USB总线通信依次连接有数据采集与处理卡组件、64阵元超声相控阵列换能器；数据采集与处理卡组件含有16个完全相同的数据采集与处理卡；数据采集与处理卡包括有相配合连接的四路超声发射/接收及信号预处理电路、A/D转换模块、FPGA模块和DSP微处理器模块、复位电路、电源模块，数据采集与处理卡组件具有64个输入通道，16个输出通道，其中，每4个输入通道和1个输出通道对应有一个数据采集与处理卡；通过控制换能器阵列中各阵元的激励或接收脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射或接收声波到达或来自物体内某点时的相位关系，实现声束的灵活偏转和聚焦，选用所需阵元组也能实现声束位置的横向运动，该装置针对海洋平台结构提供了一种检测数据准确快速、操作方便的多通道相控阵超声检测数据采集与处理装置，但是其超声探测阵列局限于64个，不能用于需要更多采样阵列物体的探伤，而且对于不需要64路采集的探伤物体来说，该装置的64路采样形成了一种浪费。
实用新型内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种多路超声信号同步采集系统，采样通道数易调节，采用CPLD和FIFO作为采集卡的主要架构，利用CPLD具有高阻态的特性，将多个采集模块的CPLD端口通过排线直接相连作为数据总线，实现可自由调节采集通道数的超声信号同步采集系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于，包括：通道采集卡、排线、USB传输卡；
其中，通道采集卡为一个以上，每一通道采集卡包括：信号调理电路、AD转换器、双口FIFO缓冲器、CPLD、同步触发信号；信号调理电路，用于调节超声信号的幅度并滤除干扰信号，将输出信号传输到AD转换器；AD转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，并根据CPLD提供的时钟进行采样；双口FIFO缓冲器，用于存储采集到的数据；CPLD，用于接收同步触发信号和AD转换器输出的数据，并将数据分段存储到双口FIFO缓冲器；同步触发信号，用来保证各个采集模块的数据对齐；
排线，用于连接通道采集卡和USB传输卡；
USB传输卡，用于CPLD和上位机之间进行USB通信。
所述通道采集卡中同步触发信号与CPLD单向连接，CPLD与信号调理电路单向连接，信号调理电路与AD转换器单向连接，AD转换器与CPLD双向连接，由CPLD向AD转换器提供采样时钟，而AD转换器向CPLD提供数据，CPLD与双口FIFO缓冲器双向连接。
每一通道采集卡设置在相互独立的电路板上，并通过排线与同一USB传输卡连接。
所述信号调理电路包括差分转单端电路、可控增益放大电路、滤波电路和单端转差分电路。
所述AD转换器采用具有差分输入形式的高速AD芯片。
所述双口FIFO缓冲器采用具有两组独立的数据和地址接口的存储器。
所述USB传输卡采用带有增强型的51内核的USB专用处理芯片。
所述USB传输卡包括时钟电路、复位电路、固件加载电路、CPLD控制电路和USB接口电路；
时钟电路，用于给USB专用处理芯片提供工作时钟；
复位电路，用于使USB专用处理芯片上电复位以及通过按钮进行手动复位；
固件加载电路，用于存储固件程序；
CPLD控制电路，USB专用处理芯片的数据端口和控制端口直接与CPLD相连，用于和CPLD进行数据传输；
USB接口电路，USB专用处理芯片的传输端口与USB接口相连，用于和上位机进行数据传输。
所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述排线的接口可拆卸，可根据需要改变采集通道模块的数目。
有益效果：本实用新型提供的一种多路超声信号同步采集系统，1）各个通道采集卡制作在相互独立的电路板上并通过定制的排线与USB传输卡连接，使系统可以根据需求选择通道数目，增强通用性；2）采样双口FIFO缓冲器进行数据的存储，保证各路通道采样的同步性和实时性；3）采用CPLD和FIFO作为采集卡的主要架构，利用CPLD具有高阻态的特性，各个采集通道的数据通过CPLD端口在高阻和导通状态的切换实现数据的轮流传输，使得模块之间连接结构简单，可靠性高。
附图说明
图1是本实用新型的总体结构图；
图2是本实用新型的信号调理电路的电路原理图；
图3是本实用新型的AD芯片的电路结构图；
图4是本实用新型的USB传输卡的内部结构图；
图5是本实用新型的硬件连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，一种多路超声信号同步采集系统， 包括：通道采集卡、排线、USB传输卡；
通道采集卡至少有一个，包括信号调理电路、AD转换器、双口FIFO缓冲器、CPLD、同步触发信号；信号调理电路，用于调节超声信号的幅度并滤除干扰信号，将输出信号传输到AD转换器；AD转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，并根据CPLD提供的时钟进行采样；双口FIFO缓冲器，用于存储采集到的数据；CPLD，用于接收同步触发信号和AD转换器输出的数据，并将数据分段存储到双口FIFO缓冲器；同步触发信号，用来保证各个采集模块的数据对齐。
排线，用于连接通道采集卡和USB传输卡；所述排线直接将通道采集卡中CPLD的端口进行连接，形成数据总线；
USB传输卡，用于CPLD和上位机之间进行USB通信。
每一通道采集卡都配置双口FIFO缓冲器以实现各模块同步采集信号，利用CPLD具有高阻态的特性，不需要传输数据的时候相应模块的CPLD数据线切换到高阻态，以达到使各模块共用一个USB模块与上位机进行数据传输的目的。
如图2所示，本实用新型的信号调理电路由差分转单端电路、可控增益放大电路、滤波电路和单端转差分电路组成，差分转单端电路将差分形式输入的超声信号转换为增益易于控制的单端信号，运算放大器U1、多路选择器和电阻网络组成增益可调的反向运算放大电路，CPLD控制多路选择器进而改变反向运算放大电路中反馈电阻的阻值，从而控制电路的增益，放大后的信号经滤波电路滤除杂波后，通过运算放大器U2、电阻R3、电阻R4组成的同向电压跟随器和运算放大器U3、电阻R5、电阻R6组成的反向电压跟随器将单端信号转换为差分信号，由于增益控制的放大器采用反向放大器，最终的差分信号也要反向接入AD转换器。
如图3所示，本实用新型的AD转换器采用具有差分输入形式的高速AD芯片，信号调理电路输出的信号直接输入到VINA和VINB端进行模数转换，电容C1、电容C2、电容C3和电容C5构成退耦电路，增强电路的稳定性，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4和TLV431电压基准芯片U4组成稳压电路，为AD转换器提供参考电压，调整电阻R7和电阻R8的比值，可以在1.24V-6V之间改变参考电压的值，AD转换器的时钟端口CLK和数据端口BIT1-BITn直接与CPLD的端口相连，AD转换器根据CPLD提供的时钟进行采样，并将采集好的数字信号通过CPLD存储到双口FIFO缓冲器。
如图4所示，USB传输卡由时钟电路、复位电路、固件加载电路、CPLD控制电路和USB接口电路组成，电容C6、电容C7和晶体振荡器Y1组成时钟电路，用于给USB专用处理芯片提供工作时钟，电阻R13、电阻R14、电容C8和按钮KEY1组成复位电路，用于使USB专用处理芯片上电复位，并且可以通过按钮KEY1进行手动复位，EEPROM芯片U5和电阻R10、电阻R11、电阻R12组成固件加载电路，用于存储固件程序，USB专用处理芯片的数据端口和控制端口直接与CPLD相连，用于和CPLD进行数据传输，USB专用处理芯片的传输端口与USB接口相连，用于和上位机进行数据传输。
如图5所示为本实用新型的硬件连接示意图，PC机和同步触发信号连接到USB传输卡的电路板上，其中同步信号线和数据线、控制线和电源线通过排线与各个通道采集卡的电路板相互连接，通道采集卡制作在相互独立的电路板上，排线为定制的接口可拆卸的排线，可以根据实际需要，方便的改变采集通道模块的数目。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于，包括：通道采集卡、排线、USB传输卡；
其中，通道采集卡为一个以上，每一通道采集卡包括：信号调理电路、AD转换器、双口FIFO缓冲器、CPLD、同步触发信号；信号调理电路，用于调节超声信号的幅度并滤除干扰信号，将输出信号传输到AD转换器；AD转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，并根据CPLD提供的时钟进行采样；双口FIFO缓冲器，用于存储采集到的数据；CPLD，用于接收同步触发信号和AD转换器输出的数据，并将数据分段存储到双口FIFO缓冲器；同步触发信号，用来保证各个采集模块的数据对齐；
排线，用于连接通道采集卡和USB传输卡；
USB传输卡，用于CPLD和上位机之间进行USB通信。
2.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述通道采集卡中同步触发信号与CPLD单向连接，CPLD与信号调理电路单向连接，信号调理电路与AD转换器单向连接，AD转换器与CPLD双向连接，由CPLD向AD转换器提供采样时钟，而AD转换器向CPLD提供数据，CPLD与双口FIFO缓冲器双向连接。
3.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：每一通道采集卡设置在相互独立的电路板上，并通过排线与同一USB传输卡连接。
4.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述信号调理电路包括差分转单端电路、可控增益放大电路、滤波电路和单端转差分电路。
5.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述AD转换器采用具有差分输入形式的高速AD芯片。
6.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述双口FIFO缓冲器采用具有两组独立的数据和地址接口的存储器。
7.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述USB传输卡采用带有增强型的51内核的USB专用处理芯片。
8.根据权利要求7所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述USB传输卡包括时钟电路、复位电路、固件加载电路、CPLD控制电路和USB接口电路；
时钟电路，用于给USB专用处理芯片提供工作时钟；
复位电路，用于使USB专用处理芯片上电复位以及通过按钮进行手动复位；
固件加载电路，用于存储固件程序；
CPLD控制电路，USB专用处理芯片的数据端口和控制端口直接与CPLD相连，用于和CPLD进行数据传输；
USB接口电路，USB专用处理芯片的传输端口与USB接口相连，用于和上位机进行数据传输。
9.根据权利要求1所述的一种多路超声信号同步采集系统，其特征在于：所述排线的接口可拆卸，可根据需要改变采集通道模块的数目。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420653976.4U CN204165946U (zh) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | 多路超声信号同步采集系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420653976.4U CN204165946U (zh) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | 多路超声信号同步采集系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204165946U true CN204165946U (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=52539624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420653976.4U Expired - Fee Related CN204165946U (zh) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | 多路超声信号同步采集系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204165946U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105699957A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 天津超智海洋科技有限公司 | 一种多阵元声纳信号采集电路 |
| CN107356901A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-17 | 成都普诺科技有限公司 | 三通道时差定位装置 |
| CN109106399A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 佳能医疗系统株式会社 | 超声波诊断装置及功耗降低方法 |
-
2014
- 2014-11-04 CN CN201420653976.4U patent/CN204165946U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105699957A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-22 | 天津超智海洋科技有限公司 | 一种多阵元声纳信号采集电路 |
| CN109106399A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 佳能医疗系统株式会社 | 超声波诊断装置及功耗降低方法 |
| CN107356901A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-17 | 成都普诺科技有限公司 | 三通道时差定位装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102192765B (zh) | 一种多通道并行隔离a/d采集处理方法 | |
| CN204165946U (zh) | 多路超声信号同步采集系统 | |
| CN104374831B (zh) | 一种基于fpga的声发射检测系统 | |
| CN103033807B (zh) | 一种便携式超声成像系统接收前端装置 | |
| US20120197130A1 (en) | Receiving circuit, ultrasonic probe, and ultrasonic image displaying apparatus | |
| CN102969996A (zh) | 非线性超声检测仪模拟放大电路的实现方法及装置 | |
| CN110048718B (zh) | 一种数据采集卡 | |
| CN103901479A (zh) | 三维声波近探头104通道的微弱信号同步采集与处理系统 | |
| CN103592631A (zh) | 雷达信号控制系统及方法 | |
| CN109283258A (zh) | 一种基于超声相控阵的检测系统 | |
| CN109100556B (zh) | 一种基于pci接口的多通道通用示波卡及系统 | |
| CN207198217U (zh) | 一种基于可扩展平台的多功能虚拟示波器 | |
| CN106556641A (zh) | 一种next系列产品的xc6s型控制系统 | |
| CN104698307A (zh) | 一种基于pxi总线的频率特性测试装置和方法 | |
| Carpenter et al. | Time-division multiplexing for cable reduction in ultrasound imaging catheters | |
| CN103472376B (zh) | 变压器局部放电特高频定位分析器及其定位分析方法 | |
| CN109782646A (zh) | 多通道数据同步采集系统 | |
| CN102721864B (zh) | 高频电弧信号错时采集系统及方法 | |
| CN109781861B (zh) | 电子开关式主/辅多通道超声波采集系统及电子设备 | |
| CN211669266U (zh) | 一种多通道波形采集装置 | |
| CN109085956B (zh) | 触摸控制器 | |
| CN111436916A (zh) | 用于穿戴式三维脉搏波监测的模拟前端芯片架构 | |
| CN201397317Y (zh) | 一种用于超声检测中高速数据采集系统的交替采集电路 | |
| CN107192356B (zh) | 脉冲式差分电磁超声检测仪器 | |
| CN202196163U (zh) | 一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150218 Termination date: 20171104 |