■前言 隨著科技的進展，基礎(chǔ)建設(shè)中對材料的需求也越來越高了。比如在高速鐵路的建設(shè)中，對鋼材的質(zhì)量要求就近乎苛刻。這樣就要求在鋼材的生產(chǎn)過程中，要在線、實時地進行檢測。 檢測的內(nèi)容包括測厚與探傷。傳統(tǒng)用的設(shè)備一般采用國外進口專用設(shè)備，具有成本高（單測試設(shè)備近人民幣1000萬）、對生產(chǎn)線要求高（對鋼材的平整度、準(zhǔn)直度的要求很高）等缺點，無法得到大量應(yīng)用。 本文闡述了如何利用ADLINK PCI-9820高速采集卡完成鋼材在線檢測。 ■系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)基于PIV工控機，采集卡選用ADLINK公司的PCI-9820高速采集卡。這塊卡有2個模擬量輸入通道，可以以65MS/s同步采集輸入信號。分辨率14bit，可以提供足夠的動態(tài)范圍。板卡512MB采樣內(nèi)存，可以存貯相當(dāng)長時間的數(shù)據(jù)。 [ALIGN=CENTER] 圖一、PCI-9820圖片 圖二、PCI-9820系統(tǒng)框圖[/ALIGN] 1. 采樣頻率 超聲在鋼材中的傳輸速度為5900m/s，而系統(tǒng)總體指標(biāo)要求距離分辨率優(yōu)于0.1mm。若以PCI-9820兩路同步最大采樣速率60MS/s計算，則距離分辨率為0.098mm。滿足系統(tǒng)要求。 實際應(yīng)用中，采用10MHz超聲波發(fā)射，通過對超聲的回聲信號進行采集進行判斷。 [ALIGN=CENTER] 圖三、超聲探頭示意圖[/ALIGN] 2. 通道數(shù) 生產(chǎn)的鋼材為一定寬度的鋼板。在生產(chǎn)過程中為了滿足系統(tǒng)的實時性，需要使用64個傳感器同時測量。衡量了速度與成本之后，決定采用8塊PCI-9820，也就是說，16CH同時采集。64個傳感器分成4組，每組16CH，在外部做切換電路進行切換。 [ALIGN=CENTER] 圖四、共64CH，分成4組，每組16CH[/ALIGN] 3. 采集方式 鋼材的生產(chǎn)速度為1m/s到10m/s不等。為了保證在鋼材生產(chǎn)過程中檢測足夠多的點，要求每0.5ms采集一組數(shù)據(jù)。這就對PCI-9820的數(shù)據(jù)傳輸時間有很高的要求。實際上之前該客戶也曾用過本地一家企業(yè)生產(chǎn)的高速A/D卡，最后因為傳輸時間過長而無法滿足要求。 PCI-9820采用大容量板上采樣內(nèi)存（128MB / 512MB）存儲采樣數(shù)據(jù)，待采樣結(jié)束后采用Bus Mastering DMA的方式將采樣數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)內(nèi)存。整個過程時間很短。另外PCI-9820的驅(qū)動專為這種應(yīng)用提供了“Re-Start”功能，即采樣一旦結(jié)束后立即重新按預(yù)定好的采樣頻率、采樣長度重新開始采樣，而不必重新用軟件命令啟動采樣，這樣大大減少了系統(tǒng)死區(qū)，提高了采樣效率。 4. 觸發(fā)方式 示意圖中，傳感器與鋼材是直接接觸的。實際的應(yīng)用中并非如此，傳感器與鋼材間有一層耦合劑，耦合劑的厚度隨檢測鋼材的不同而變化?？梢韵胍姡趯嶋H測量中，如果以超聲發(fā)射使能信號（TXE）為觸發(fā)信號的話，觸發(fā)后有相當(dāng)長的一段時間的信號是無用信號，如果把這些信號全部采集的話，會大大浪費資源（內(nèi)存、傳輸時間等）。 PCI-9820提供靈活的觸發(fā)方式，在這種應(yīng)用中采用后觸發(fā)（Post Trigger），當(dāng)觸發(fā)事件（比如TXE的上升沿）來了以后，板卡延遲M個采樣周期后開始采集，這樣可以方便地把超聲經(jīng)過耦合劑的時間去掉，大大提高系統(tǒng)效率。 [ALIGN=CENTER] 圖五、PCI-9820的觸發(fā)方式[/ALIGN] ■結(jié)論 目前該客戶利用PCI-7300A研制的新一代全計算機B超設(shè)備已投入使用，用戶普遍反應(yīng)圖像清晰、操作易用，性能達(dá)到國際先進水平。有多家B超設(shè)備廠商已在與該客戶商洽OEM/ODM事宜