介紹

本文件探討了GaGe CompuScope數字化儀在各種應用中的先進特性，並提供了來自安德魯·道森博士的見解。作為一位經驗豐富的物理學家和領導者，道森博士擁有麥吉爾大學實驗固態物理學博士學位，並在超聲波材料分析方面有豐富經驗。作為GaGe的應用工程師，他的經驗涉及多種數字化儀應用，使本文成為理解該領域尖端進展的寶貴資源。

問題1：您能提供一些在無損檢測（NDT）應用中有用的GaGe CompuScope數字化儀特性嗎？

超聲波NDT通常指的是材料的超聲波檢測，但這個答案同樣適用於醫療超聲波。CompuScope在超聲波應用中最強大的三個特性是：

1. 高垂直分辨率：高垂直CompuScope分辨率直接降低了最小超聲波回波檢測閾值。材料中的缺陷回波可能非常微小，且常常跟隨大樣本牆回波，這會抑制放大。因此，8位示波器只能檢測大於牆回波1/256的回波（因為28 = 256）。相比之下，16位數字化儀提供的最小超聲波檢測閾值小256倍。

2. 高採樣速度：Vitrek通常建議CompuScope採樣率為超聲波中心頻率的10倍。由於CompuScope型號可以達到每秒數吉格採樣（GS/s），Gage CompuScopes可以接受來自中心頻率高達數百MHz的超聲波換能器信號，這覆蓋了大多數超聲波應用。

3. 高數據傳輸速度：現代CompuScopes可以通過PCI Express匯流排以超過5 GB/s的速率將數據傳輸到主機PC，這使用戶能夠獲取重複率超過100 kHz的超聲波觸發。這種快速傳輸速度直接縮短了超聲波掃描應用中的掃描時間，或在超聲波信號隨時間演變的應用中提供更好的時間分辨率。

對超聲波有用的CompuScope其他特性包括：

  • 多記錄：CompuScopes可以在多記錄模式下運行，其中CompuScope在一微秒內重新武裝自己進行下一次採集，以實現最快的觸發率。
  • 信號平均：允許在CompuScope板上組合多次採集，以消除隨機噪音，從而檢測最小的回波。
  • 觸發輸出：使用CompuScope的觸發輸出觸發超聲波脈衝接收器，以消除與非同步採樣相關的抖動。

欲了解更多使用Gage CompuScopes的超聲波信息，請參閱：

 

問題2：我知道GaGe CompuScopes可以持續將波形數據流式傳輸到PCI Express匯流排。但是，我有一系列快速且持續的超聲波觸發。我還能使用流式傳輸嗎？

是的。看起來大多數流式傳輸應用涉及由單一觸發啟動的連續和不間斷的記錄，可能持續數分鐘或數小時。典型的應用示例是通信，用戶可能連續監控信號數分鐘或數小時。

然而，一些用戶有快速重複的觸發，之後他們希望獲取相對較短的波形，每個波形可能只有幾千個點。這些用戶可以在多記錄模式下進行流式傳輸，其中CompuScope獲取一個短波形，然後在1微秒內重新武裝自己進行下一次波形採集。多重記錄模式抑制了觸發之間不重要的數據，從而提高了整體傳輸效率。

 

PCI Express (PCIe) 雙向傳輸速度，每一代以每秒千兆位元組（GB/s）計算。

實時高速數據採集系統的構建模塊，整合了PCIe儀器。

 

欲了解更多關於使用Gage CompuScopes進行流式採集的資訊，請參閱：

 

問題3：Gage Sabre CompuScope有4個通道，可同時以高達250 MS/s的速率採樣。但是，我有12個通道想同時以250 MS/s採樣。我可以同步三個4通道的RazorMax嗎？

可以。首先，在PC中可以安裝的任何數量的CompuScopes都可以通過CompuScope軟體驅動程式獨立控制。通過外部佈線，可以輕鬆同步所有CompuScopes的採樣時鐘和觸發。

有兩種佈線方法可用於同步多個CompuScopes的觸發。在扇出方法中，外部觸發信號被分成多個副本，並連接到每個CompuScope。此方法最小化了每個CompuScope觸發的相對延遲。級聯方法將外部觸發信號連接到第一個CompuScope，然後由第一個觸發第二個CompuScope，再由第二個觸發第三個CompuScope，依此類推。通過將一個CompuScope的觸發輸出信號連接到下一個CompuScope的觸發輸入（外部觸發）來實現此觸發級聯。級聯方法適用於涉及非常快速觸發的應用。

驅動所有CompuScopes的公共採樣時鐘也有兩種方法。如扇出方法，時鐘信號被複製並連接到所有CompuScopes的時鐘輸入。時鐘信號可以是具有所需採樣率頻率的外部時鐘信號，或10 MHz參考信號。前者提供最佳短期相位穩定性，而10 MHz參考信號通常更容易獲取和管理，並且在許多應用中已足夠。

欲了解更多關於同步多個Gage CompuScopes的資訊，請參閱：

 

問題4：我的CompuScope可以替代頻譜分析儀嗎？

可以。廣義上說，有兩種類型的頻譜分析儀：掃描調諧頻譜分析儀和傅立葉變換頻譜分析儀。後者本質上是對採集的波形數據執行傅立葉變換的數字化儀。由於GageScope（Gage的旗艦示波器軟體）包含傅立葉分析（FFT）功能，它可用於像頻譜分析儀一樣操作CompuScope。CompuScope也可以配置為像掃描調諧頻譜分析儀，但需要在信號路徑中放置下變頻儀器。

欲了解更多關於在GageScope下像頻譜分析儀一樣使用CompuScope的資訊，請參閱：

 

問題5：我的信號顯示抖動，且無法消除。抖動似乎在較低採樣率時變得更糟。

你觀察到的抖動並非CompuScope或信號設置的故障，而是採樣時鐘和信號觸發不同步或無關的基本結果。這通常是導致採集信號上出現一個採樣抖動的情況。這一原理與你觀察到抖動隨採樣率降低而減小的情況相符。當採樣率降低時，採樣間隔（等於抖動的範圍）會增加。例如，在1000 MS/s的採樣率下，我們預期抖動範圍為1奈秒，而在100 MS/s的採樣率下。在10奈秒時，抖動會增加。有關單樣本抖動的更多資訊，請參見：

 

問題6：我知道Gage為C、LabVIEW和MATLAB提供完整的軟體開發套件（SDK），讓用戶可以在這些環境中對Gage CompuScope進行編程。Gage是否為其他編程環境提供支持？

首先，Gage的C/C#SDK同時支持C和C++，以及.NET框架中的C#。該SDK為每個環境提供了多個示例程序，並附帶完整的項目文件。C支持在標準Windows和Linux作業系統下可用。

C/C# SDK提供最廣泛的示例程序列表，並且性能最佳，因為CompuScope驅動程序是用C編寫的。雖然C/C# SDK為Windows下的MS Visual Studio提供完整的項目文件，但其他編譯器也可以輕鬆適配。

C/C# SDK為Python編程環境提供輔助支持，並且是不支持的環境（如Visual Basic）的最佳起點。用戶只需以與C示例程序相同的方式和順序調用Gage驅動程序DLL，即可實現支持。

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問題7：能否概述為什麼有人會使用CompuScope 10 MHz參考時鐘功能。

同步外部信號到CompuScope採樣率的一種方法是向CompuScope的ADC芯片提供同步高速外部時鐘信號。不幸的是，這種時鐘信號並非總是可用。然而，許多信號源配備了同步10 MHz參考信號輸出。該信號可直接連接到CompuScope，使其內部採樣率與之同步。例如，500 MHz的CompuScope採樣率將被調節，使其正好是10 MHz參考輸入頻率的50倍。這樣，信號和採樣時鐘之間的相位不會漂移，而是會隨時間保持鎖定。

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