数字化超声波探伤仪数据采集技术优化

该系统数据采集采用了高速A/D芯片CA 3318，最高转换速率可达15MHz；但单纯提高A/D转换速度并不能有效地提高系统的数据采集速度。8031CPU在主频6MHz时执行一条指令至少需要2μs，所以用软件控制A/D转换就无法满足系统连续高速采集的需要，出现了数据采集通道的“瓶颈效应”。为了消除“瓶颈效应”，本系统采用了全硬件的控制方法，用74LS 161及74LS 157等芯片构成DMA控制器来产生总线信号及A/D启动信号等控制信号，并保证各信号时序上的协调，电路原理框图如图4-56所示。

图4-56 高速采集电路框图

在采样期间，总线进行切换，由DMA接管总线控制权，74LS 161及相关电路产生高速A/D芯片CA3318的启动信号、瞬时存储器HM 62256-60的地址信号A0～A14及写信号，并可进行地址信号的修改，控制一帧波形的采集结束。采集结束时发出中断请求信号通知主CPU重新接管总线。一帧波形采集期间，不需CPU参与，消除了数据采集通道的“瓶颈效应”，CPU可进行其他工作，如数据的分析与处理，从而也提高了CPU的工作效率。(www.xing528.com)

图4-57 采集系统前置放大器电路图

探头接受到的回波信号需经前置放大器放大后送CA3318进行A/D转换，而普通放大器的动态响应速度及频带范围均不能与此处的尖峰回波脉冲相匹配，所以本系统采用分立元件自行设计了一前置放大器，其电路如图4-57所示。