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NI USB-4431对标国产化4路同步采集卡解决方案


102.4 kS/s , 100 dB , 0.8 Hz AC/DC耦合,4输入/单输出声音与振动设备

USB-4431专为声音和振动应用而设计。输入通道集成了用于加速度计和麦克风的集成电路压电式(IEPE)信号调理功能。四个USB-4431的输入通道可同步对输入信号进行数字化。模拟输出(AO)通道是激励响应测试的理想选择,可与AI通道同步。

NI USB-4431对标国产化4路同步采集卡解决方案_上升沿


三、产品应用


XM-USB-4431 是一款基于 USB2.0 总线的数据采集卡,可直接和计算机的 USB 口相连,构成实验室、产品


质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过程监控系统。它的主要


应用场合为:


 声音/震动信号采集分析


 电子产品质量检测


 医学检测


 高精度信号同步采集


 IO 控制


四、性能特点


 A/D 转换器:24-bit Σ-Δ型 ADC:AD7765(可选支持 312KSPS 的 AD7764)


 本体噪声低,通道隔离度高;


 差分输入范围:±10V;


 独立程控增益,4 级可调,即 1 倍、10 倍、100 倍和 1000 倍;


 AD 触发方式:软件定时触发、外触发;


 支持预触发,最大可预采 2K 个点;


 IEPE 恒流源大小:4.38mA @2%(板卡可能要外接 5V 电源,由 USB 口供电能力决定);


 IEPE 传感器激励电压:15V 或 24V ;


 恒流源输出阻抗:>250 kΩ at 1kHz;


 恒流源噪声:<500 pA/√Hz;


 耦合方式:AC/DC;


 AC 耦合 -3dB 截止频率: 0.53Hz ;


 模拟输入信号带 TVS 钳位保护功能;


 采样频率可软件设置(范围:1.95KHz~156.25KHz);



 板载大容量存储器(4M 字),支持连续采集,实现实时监控;



 板载 EEP,用户可写入自定义参数;



 板卡 ID 识别(0~15),支持多卡操作;



 8 路 DI/DO;输出带锁存功能,上电自动清零;



 提供 WIN7/VISTA/2000/XP 下驱动程序及动态连接库;



 尺寸大小(不含外壳):91(W) × 139(L) (mm);



五、技术参数



·工作电压: 5V±0.25V



·工作温度:



0℃~70℃



·存储温度:



-10℃~85℃



·湿 度:



5%~95%



六、工作原理



6.1、逻辑框图




NI USB-4431对标国产化4路同步采集卡解决方案_NI_02


6.2、工作原理简述


XM-USB-4431  由以下功能模块组成:USB2.0 总线桥电路,地址译码及数据锁存,AD 转换,数据存储等功


能组成。


地址译码及数据锁存 :由现场可编程门阵列 FPGA 芯片控制。由于是 USB2.0 总线,用户可以不关心具


体 I/O 地址,直接调用我公司提供的动态连接库即可。8 位数据模式,具体的 IO 地址由 USB 总控芯片解释。


AD 转换: 外部模拟信号由 SMB0..SMB3 接入,经过 4 级程控增益,进入 ADC,AD 控制时序由 FPGA 完成。


数据存储: AD 转换的结果存储在 SDRAM 中。读、写数据的时序由 FPGA 控制。


数字 IO: 8 路数字量输入、8 路数字量输出。输出带锁存功能,且上电自动清零。


测频原理: 测量信号( 方波 )的相邻两个上升沿之间的间隔。例如:软件发测量命令,用系统时钟 4MHz


测量待测信号的两个相邻上升沿的间隔,间隔用系统时钟数表示,用户由此可以方便的计算出信号的频率。


由于最大间隔数为 24 位 表示的数据(最 大 0xFFFFFF, 即 16777215 ),最大定时长度为 4.19S


( 16777215*0.25  s ≈ 4.194303S )


NI USB-4431对标国产化4路同步采集卡解决方案_NI_03


说明: START 信号为低,软件启动一次测频,测量待测信号两个相邻上升沿的时间宽度(为 5 个


系统时间,系统时钟 4MHz )。图中的 TimerOver 信号, 1 :测频未结束; 0 :测频结束。


计算出外部信号的频率Fre = 4 × 10 3 ÷ (XCounter),单位KHz。


NI USB-4431对标国产化4路同步采集卡解决方案_国产化_04


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