八通道卡在核輻射衰減探測探測中的應(yīng)用

　　Gage公司于今年年初發(fā)布了目前市場上最具競爭力的8通道數(shù)據(jù)采集卡(Octopus)。該8通道卡從通道數(shù)(2、4和8通道)、分辨率(12 bit和14 bit)到采樣率(每通道采樣率從lO MS/s到125 MS/s)都可以根據(jù)用戶的具體應(yīng)用定制，具有高度的靈活性，其采樣率也是同類產(chǎn)品中最高的。

　　8通道卡可以廣泛應(yīng)用于雷達(dá)設(shè)計(jì)與測試、生產(chǎn)測試、智能信號(hào)、激光雷達(dá)、通信、無損檢測、光譜、超聲測試、高質(zhì)量圖形成像及超聲測試等領(lǐng)域。

　　一用戶要用數(shù)據(jù)采集卡對放射性核輻射的衰減進(jìn)行監(jiān)測。計(jì)劃利用基于PC的數(shù)字化卡對從核輻射探測器獲取的成型脈沖進(jìn)行數(shù)字化。其應(yīng)用要求至少12 bit分辨率、每秒最低50 MS/s樣點(diǎn)采樣率，并且采集存儲(chǔ)深度最低256K，需8通道卡。數(shù)據(jù)采集卡的速度和可靠性對測量過程很重要。起初用戶需要四張雙通道卡，但最終采用了Gage的Com-puScope8384八通道PCI數(shù)據(jù)采集卡。CS8384能以50 MS/s的速率采集模擬信號(hào)，分辨率為14 bit，板上采集存儲(chǔ)深度可達(dá)2 GS，一張卡即可解決問題。

　　從核輻射探測器獲取的成型脈沖的速率(發(fā)生的頻率)和幅度是變化的。波形大概為高斯波形，總寬度為3μs～5 μs，是最大幅度的一半(FWHM)。每個(gè)脈沖的特征描述對精準(zhǔn)斷定輻射物質(zhì)的放射性非常關(guān)鍵。這些物質(zhì)的計(jì)數(shù)率從非常低的(每分鐘O.02個(gè)脈沖)到相對高的(每分鐘大于1 000個(gè)脈沖)都有。

　　用戶要求盡可能少遺漏衰減事件，同時(shí)連續(xù)將脈沖數(shù)字化。在數(shù)據(jù)采集過程中重新顯示數(shù)字化的脈沖非常重要，并需要在近實(shí)時(shí)狀態(tài)下進(jìn)行。

　　他們需要采集卡以50 MS/s將兩個(gè)輸入電壓信號(hào)數(shù)字化。電壓分辨率至少1/4 096。這意味著需要至少12 bits的垂直分辨率。每個(gè)記錄的點(diǎn)數(shù)高達(dá)4096個(gè)，每通道最少需要256 KS采集內(nèi)存。

　　用CS8384外部時(shí)鐘，50 MS/s采樣率采集最小的256點(diǎn)用時(shí)5.12μs。再將采集到的512 Bytes(每個(gè)樣點(diǎn)2 Bytes)通過PCI總線主控(200 MB/s)傳輸?shù)絇C-RAM進(jìn)行顯示和儲(chǔ)存，每通道用時(shí)3μs。之后，名義上需要100μs為下一個(gè)觸發(fā)進(jìn)行重整。因此，在8通道系統(tǒng)中，一個(gè)周期全部時(shí)間(脈沖重復(fù)間隔)在最好的情況下約為

　　PRI=8 channelsx3μs+100μs=124 μs

　　因此連續(xù)觸發(fā)PRF好于7 kHz。這比客戶要求的>17 Hz(每分鐘1 000個(gè)脈沖)好500倍。

　　理論上，我們無法保證顯示所有脈沖，也無法保證不丟失脈沖。對任何基于GUI軟件的應(yīng)用來說，適配刷新都是很大的瓶頸。在Gage的基于Windows的GageScope軟件設(shè)計(jì)中，通常要達(dá)到30 Hz或更快的刷新率來保證它不閃動(dòng)。用戶自己也可開發(fā)軟件以達(dá)到這一速率。如果這樣，Gage將為其提供CompuScope/C/C#軟件開發(fā)包。

　　Gage的8通道卡不但采樣率高，還可在單一系統(tǒng)中最多集成128個(gè)通道，同時(shí)具有很多其它特性，如外部時(shí)鐘、時(shí)鐘輸入輸出、觸發(fā)輸入輸出、10 MHz參考時(shí)鐘、時(shí)間戳記、高速PCI傳輸率，以及長存儲(chǔ)深度和前觸發(fā)多記錄模式等。