八通道卡在核辐射衰减探测中的应用

Gage公司于今年年初发布了目前市场上最具竞争力的8通道数据采集卡(Octopus)。该8通道卡从通道数(2、4和8通道)、分辨率(12 bit和14 bit)到采样率(每通道采样率从lO MS/s到125 MS/s)都可以根据用户的具体应用定制，具有高度的灵活性，其采样率也是同类产品中最高的。

8通道卡可以广泛应用于雷达设计与测试、生产测试、智能信号、激光雷达、通信、无损检测、光谱、超声测试、高质量图形成像及超声测试等领域。

一用户要用数据采集卡对放射性核辐射的衰减进行监测。计划利用基于PC的数字化卡对从核辐射探测器获取的成型脉冲进行数字化。其应用要求至少12 bit分辨率、每秒最低50 MS/s样点采样率，并且采集存储深度最低256K，需8通道卡。数据采集卡的速度和可靠性对测量过程很重要。起初用户需要四张双通道卡，但最终采用了Gage的Com-puScope8384八通道PCI数据采集卡。CS8384能以50 MS/s的速率采集模拟信号，分辨率为14 bit，板上采集存储深度可达2 GS，一张卡即可解决问题。

从核辐射探测器获取的成型脉冲的速率(发生的频率)和幅度是变化的。波形大概为高斯波形，总宽度为3μs～5 μs，是最大幅度的一半(FWHM)。每个脉冲的特征描述对精准断定辐射物质的放射性非常关键。这些物质的计数率从非常低的(每分钟O.02个脉冲)到相对高的(每分钟大于1 000个脉冲)都有。

用户要求尽可能少遗漏衰减事件，同时连续将脉冲数字化。在数据采集过程中重新显示数字化的脉冲非常重要，并需要在近实时状态下进行。

他们需要采集卡以50 MS/s将两个输入电压信号数字化。电压分辨率至少1/4 096。这意味着需要至少12 bits的垂直分辨率。每个记录的点数高达4096个，每通道最少需要256 KS采集内存。

用CS8384外部时钟，50 MS/s采样率采集最小的256点用时5.12μs。再将采集到的512 Bytes(每个样点2 Bytes)通过PCI总线主控(200 MB/s)传输到PC-RAM进行显示和储存，每通道用时3μs。之后，名义上需要100μs为下一个触发进行重整。因此，在8通道系统中，一个周期全部时间(脉冲重复间隔)在最好的情况下约为

PRI=8 channelsx3μs+100μs=124 μs

因此连续触发PRF好于7 kHz。这比客户要求的>17 Hz(每分钟1 000个脉冲)好500倍。

理论上，我们无法保证显示所有脉冲，也无法保证不丢失脉冲。对任何基于GUI软件的应用来说，适配刷新都是很大的瓶颈。在Gage的基于Windows的GageScope软件设计中，通常要达到30 Hz或更快的刷新率来保证它不闪动。用户自己也可开发软件以达到这一速率。如果这样，Gage将为其提供CompuScope/C/C#软件开发包。

Gage的8通道卡不但采样率高，还可在单一系统中最多集成128个通道，同时具有很多其它特性，如外部时钟、时钟输入输出、触发输入输出、10 MHz参考时钟、时间戳记、高速PCI传输率，以及长存储深度和前触发多记录模式等。