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高速數(shù)字化儀是什么?

時(shí)間:2025-11-14閱讀:82
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高速數(shù)字化儀是一種像示波器一樣讀取電信號(hào)波形并將其捕獲為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)備。

示波器主要用于觀察波形,而數(shù)字化儀則內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器,通過采樣和量化模擬信號(hào)來將其數(shù)字化。在采集大量數(shù)據(jù)后,數(shù)字化儀可以高速將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦進(jìn)行顯示和分析,因此非常適合需要高吞吐量數(shù)據(jù)分析和處理的測(cè)量應(yīng)用。

高速數(shù)字化儀應(yīng)用

高速數(shù)字化儀是用于學(xué)術(shù)研究、檢測(cè)工業(yè)元件和電路板以及集成到各種設(shè)備中的機(jī)器。

1. 研究

高速數(shù)字化儀被應(yīng)用于以下物理研究領(lǐng)域的大型物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中:

  • 脈沖功率

  • 核物理

  • 定向能

  • 凝聚態(tài)物質(zhì)

  • 原子/分子/光物理學(xué)

具體設(shè)備包括加速器、核聚變反應(yīng)堆、脈沖磁體和射電望遠(yuǎn)鏡。

此外,它還用于化學(xué)領(lǐng)域的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和原子力顯微鏡,并且是一種嵌入式裝置,也用于生物領(lǐng)域的細(xì)胞分選儀。

2. 行業(yè)

高速數(shù)字化儀還應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域,包括以下領(lǐng)域:

  • 汽車?yán)走_(dá)

  • 激光雷達(dá)

  • 醫(yī)療設(shè)備(MRI、OCT)

  • 超聲波測(cè)量設(shè)備和超聲波無損檢測(cè)設(shè)備

  • 光纖傳感

  • 光譜儀

  • 航天

數(shù)字化儀還用于檢查元件和電路板,例如下面列出的那些。

  • 二極管等的檢測(cè)和測(cè)量

  • 混合模擬/數(shù)字信號(hào)的同步測(cè)量

  • 超聲波測(cè)量

  • 測(cè)量電工鋼片的磁性能

  • 渦輪葉片振動(dòng)評(píng)估試驗(yàn)

高速數(shù)字化儀原理

1. 概述

高速數(shù)字化儀是一種將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或其他設(shè)備的裝置。數(shù)字化儀
集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器、前置放大器、存儲(chǔ)器和來自計(jì)算機(jī)的控制機(jī)制,從而可以輕松地在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行各種處理。

該設(shè)備有多種形狀,包括可嵌入電腦的印刷電路板,以及可通過以太網(wǎng)連接電腦進(jìn)行控制的盒狀測(cè)量?jī)x器等。與示波器不同,它不是獨(dú)立式設(shè)備。

2. 功能

高速數(shù)字化儀的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度極快,最高可達(dá) 3.5 GB/s(示波器的傳輸速度最高可達(dá) 5 MB/s)。輸入通道的數(shù)量因產(chǎn)品而異,范圍從 1 個(gè)到最多 128 個(gè)不等。具有多個(gè)獨(dú)立通道的數(shù)字化儀配備獨(dú)立的輸入放大器和獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,從而可以進(jìn)行獨(dú)立且同步的采樣。

3. 測(cè)量組成部分

數(shù)字化儀測(cè)量包含以下基本要素:

  • 輸入范圍:輸入電壓范圍

  • 輸入阻抗

  • 采樣頻率:輸入信號(hào)每秒被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的次數(shù)。

  • 轉(zhuǎn)換位深度:轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)的位深度

此外,配備FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的數(shù)字化儀可以在自身執(zhí)行各種信號(hào)處理功能。例如,通過使用平均功能,可以將周期信號(hào)的積分值或積分后的平均值輸出到PC。該平均功能可以消除隨機(jī)噪聲分量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)周期信號(hào)的積分和觀察。

高速數(shù)字化儀的類型

市面上有很多不同廠商生產(chǎn)的高速數(shù)字化儀。如上所述,它們的外形各異,例如嵌入式板載產(chǎn)品和盒式產(chǎn)品。

分辨率(可數(shù)字化細(xì)節(jié)的定義)以比特為單位,大多數(shù)產(chǎn)品的分辨率范圍為 8 到 14 比特。8 比特、10 比特、12 比特和 14 比特分辨率分別表示可以區(qū)分 256 比 1、1024 比 1、4096 比 1、16384 比 1。

此外,還有其他一些因素需要考慮,例如采樣頻率以及是否包含F(xiàn)PGA。為您的應(yīng)用選擇合適的器件至關(guān)重要。


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