l PCI-9812數(shù)據(jù)采集卡介紹

  PCI-9812是基于32位PCI總線的四通道高速數(shù)據(jù)采集卡，12位的模擬量輸入分辨率，板內(nèi)帶有32 KB的FIFO緩沖器，較高采樣頻率可以達到20 MHz，這就保證了數(shù)據(jù)采集電路較高的精度和速度。它具有軟件觸發(fā)、前觸發(fā)、后觸發(fā)、中間觸發(fā)和延時觸發(fā)五種觸發(fā)方式，可以通過軟件編程選擇。此外，它還具有內(nèi)部脈沖、外部脈沖和外部正弦三種可供編程選擇的A／D時鐘源。在本文的采集系統(tǒng)中，采用了軟觸發(fā)的觸發(fā)模式，采用了內(nèi)部脈沖時鐘源。

  采集卡能達到的較高采樣率與采樣的通道數(shù)、采集的數(shù)據(jù)量以及PCI總線帶寬有關(guān)。當單次觸發(fā)采集的所有通道數(shù)據(jù)總量不超過32 KB的FIFO緩存時，每通道都可以按較高的20 MHz A／D采樣速度來采樣。當數(shù)據(jù)總量超過32 KWord的FIFO緩存區(qū)時，要以DMA方式直接傳送數(shù)據(jù)到計算機內(nèi)存。在本文的采集系統(tǒng)中，使用了一個通道，選擇的是通道0，可供FIFO達到32 KB，最大數(shù)據(jù)傳輸能力為40 MB／s。需要注意的是，在電路連接時不僅要考慮PCI-9812輸入電壓的范圍，還應(yīng)該考慮輸入阻抗的問題，PCI-9812具有四個能同時高速采集雙極性信號的A／D轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為-1～+1 V或-5～+5 V，可通過硬件的焊封進行選擇，輸入阻抗也可通過電路板上的硬件焊封來選擇。可以選擇的阻抗值有：當-1～+1 V輸入時的15 MΩ和50 Ω（默認值）；當-5～+5 V輸入時的1.25 kΩ和50 Ω（默認值）。P4-42探測器采用的是15 V電壓源，輸出電阻為50 Ω，其輸出最大電壓值約為12 V，所以在連接采集卡前要串聯(lián)一個分壓電阻。本文的采集卡輸入范圍為-5 V～+5 V，輸入電阻為1.25 kΩ，串聯(lián)的分壓電阻為1.8 kΩ。此時，輸入到采集卡的最大電壓值為4.84 V。

  2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計

  PCI-9812采集卡支持VC／C++，VB，BorlandC++，Borland Delphi，Labview等軟件開發(fā)平臺，主要使用VC++6.0。主要包括掃描控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，對于逐點掃描的太赫茲成像系統(tǒng)，其成像過程就是一個循環(huán)掃描過程。平臺載著待測樣品移動到待測位置后，計算機控制THz源發(fā)射激光，探測器接收光信號并轉(zhuǎn)換成電壓值，數(shù)據(jù)采集卡采集電壓值，并傳輸給計算機，由計算機將數(shù)據(jù)進行處理，生成該位置點（x，y）的像素值并存儲，然后再控制平臺移動向下一個待測位置進行掃描。

  掃描控制模塊用于實現(xiàn)對光路部分的控制，它主要包括了激光頻率的選擇，斬波頻率的設(shè)置，二維移動平臺的設(shè)置等功能。為了保證各個像素點之間信息無錯亂，信息傳輸?shù)倪^程中就要確保二維平臺的移動與數(shù)據(jù)采集記錄的同步。計算機通過串口來控制平臺伺服系統(tǒng)，設(shè)置步幅和方向。為了節(jié)省掃描時間，移動平臺則采取“S”型移動，系統(tǒng)運行時，由參數(shù)z的符號決定平臺的移動方向，將Z的初始數(shù)值設(shè)置為1，通過Y+Z就可以得出此時采集點的準確像素點坐標，這就保證了計算機存儲數(shù)據(jù)的各個像素點（x，y）與掃描樣品中各個投射位置是對應(yīng)的，不會出現(xiàn)像素點混亂的現(xiàn)象。

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