3 Аналогово-цифровой преобразователь
3.1 Регистрируемые параметры
Основным регистрируемым параметром является время распространения двух сдвиговых волн поляризованных во взаимно-перпендикулярных направлениях в ободе цельнокатаного колеса.
Для разработки системы автоматической регистрации исследуемых параметров необходимо проанализировать исследуемый сигнал. Для наглядности смоделирован регистрируемый сигнал на осциллографе в программной среде Mathcad.
Моделируемый сигнал в программной среде Mathcad задан системой уравнений и представлен в виде синусоиды. График построен по Error: Reference source not found, его значения соответствуют реальным значениям, получаемым в процессе проведения эксперимента.
|
(1) |
Смоделированный сигнал изображен на
Рисунок 1 Смоделированный сигнал в программной среде Mathcad
В программной среде Mathcad частота дискретизации сигнала определяется как обратная величина шага квантования, и рассчитывается по формуле Error: Reference source not found.
|
(1) |
Необходимая частота дискретизации определяется исходя из спектра импульса и при восстановлении частоты среза фильтра
Рисунок 4 Спектр и восстановленный сигнал
Согласно теореме Котельникова, если аналоговый сигнал имеет ограниченный по ширине спектр, то он может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой строго большей удвоенной верхней частоты.
|
() |
При восстановлении был задан шаг дискретизации в 100 МГц, и как видно из рисунка (Error: Reference source not found) сигнал восстановлен без потерь и максимально схож с заданным. По теореме Котельникова необходимая частота дискретизации должна превышать шаг дискретизации в два раза, т.е. должна иметь минимальное значение 200 МГц.
Погрешность
измерения
t
определяется параметрами АЦП. Минимальная
разность времени прихода импульсов при
контроле составляет 60 ± 2 нс. Исходя из
этих данных можно определить максимальную
частоту дискретизации ().
|
() |
Получаем частоту дискретизации равную 500 МГц.
3.2 Выбор ацп
При выборе АЦП одним из основных информативных параметров является объем памяти ОЗУ.
Для выбора АЦП необходимо знать минимальный объем памяти для записи полезного сигнала. Объем необходимой памяти RAM АЦП вычисляется по формуле ().
|
() |
Tp – длительность полезного сигнала (800 мкс);
Td – шаг дискретизации (2 нс);
N – разрядность АЦП.
Необходимый минимальный объем памяти RAM для 10 разрядной АЦП, с частотой дискретизации 500 МГц и минимальной длительностью полезного сигнала Tp = 800 мкс RAM = 400 Кб.
Для 8 разрядной АЦП при тех же условиях объем минимальной необходимой памяти будет иметь следующее значение:
FIFO = 320 Кб.
3.3 Характеристики ацп
В результате анализа доступных для приобретения АЦП были выбраны наиболее подходящие варианты для решения поставленной перед нами задачи. Они представлены в
Таблица 1 Сравнение основных характеристик АЦП ввода/вывода информации.
|
ЛА-н1 PCI |
ADS10x2G |
Тип АЦП |
Параллельный |
Параллельный |
Тип шины |
PCI |
PCI |
Разрядность |
8 |
10 |
Запуск АЦП |
Внутренний или внешний |
Внутренний или внешний |
Максимальная частота дискретизации, МГц |
1000 |
2000 |
Объем буфера памяти |
8 Мб |
4 Гб |
Диапазон входного сигнала |
±5В; ±2,5В; ±1В; ±0,5В |
±5В; ±2,5В; ±1В; ±0,5В, ±0,25В |
Цена |
115000 руб |
303850 руб. |
Для реализации поставленной задачи подходят обе АЦП. 8 разрядная АЦП обладает большим диапазоном измеряемого сигнала, большей максимальной частотой дискретизации и максимальная память на один вход составляет 8 Мб. 10 разрядная АЦП способна производить измерения с большей точностью по амплитуде, обладает объемом памяти на один канал 4 Гб.
Т. к. характеристики 8 разрядной АЦП нас устраивают, то выбор остановим на АЦП ЛА-н1 РСI, к тому же она дешевле.
http://www.autex.spb.ru/la-n1pci.php3
http://www.insys.ru/adc/ads10x2g