高速數(shù)字化儀是什么？

高速數(shù)字化儀是一種像示波器一樣讀取電信號波形并將其捕獲為數(shù)字數(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、檢測工業(yè)元件和電路板以及集成到各種設(shè)備中的機器。

1. 研究

高速數(shù)字化儀被應(yīng)用于以下物理研究領(lǐng)域的大型物理實驗設(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鏡。

此外，它還用于化學(xué)領(lǐng)域的飛行時間質(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：

• 汽車雷達

• 激光雷達

• 醫(yī)療設(shè)備（MRI、OCT）

• 超聲波測量設(shè)備和超聲波無損檢測設(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。

• 二極管等的檢測和測量

• 混合模擬/數(shù)字信號的同步測量

• 超聲波測量

• 測量電工鋼片的磁性能

• 渦輪葉片振動評估試驗

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)字數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C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、存儲器和來自計算機的控制機制，從而可以輕松地在計算機上執(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)連接電腦進行控制的盒狀測量儀器等。與示波器不同，它不是獨立式設(shè)備。

2. 功能

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

3. 測量組成部分

數(shù)字化儀測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：輸入信號每秒被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的次數(shù)。

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

此外，配備FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）的數(shù)字化儀可以在自身執(zhí)行各種信號處理功能。例如，通過使用平均功能，可以將周期信號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噪聲分量，從而實現(xiàn)對周期信號的積分和觀察。

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。