高速數(shù)據(jù)采集卡間接助力新冠疫情防治

魯科數(shù)據(jù)——專業(yè)高速數(shù)據(jù)采集板卡供應(yīng)商，我們?yōu)槟鷰硪韵滦畔ⅰ?

2020年2月25日，國產(chǎn)自主研發(fā)的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀入選中國醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)推薦的《新冠疫情防治急需醫(yī)學(xué)裝備目錄（第三批）》，國產(chǎn)飛行時(shí)間質(zhì)譜助力新冠炎疫情防治起到重要作用。

在快速篩查COVID-19新冠病毒中，飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測時(shí)無需核酸提取及PCR步驟，具有準(zhǔn)確、快速、安全、簡便和高靈敏的特點(diǎn)，能夠精準(zhǔn)區(qū)別冠狀病毒肺患者和普通肺。同時(shí)采樣時(shí)只需采集血液，無需采集呼吸道標(biāo)本，不僅有效保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的安全，而且避免不同被染上的階段采樣部位可能出現(xiàn)病毒量的不足而導(dǎo)致的假陰性結(jié)果。高速數(shù)據(jù)采集卡在雷達(dá)信號(hào)的采集與分析使用短占空比，多種調(diào)制類型和關(guān)鍵定時(shí)的脈沖波形的雷達(dá)信號(hào)需要提供高帶寬，成比例的采樣率，長內(nèi)存和快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y量系統(tǒng)。

飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是通過離子在一定距離真空無場區(qū)內(nèi)按不同質(zhì)荷比以不同時(shí)間到達(dá)檢測器，從而建立質(zhì)譜圖的質(zhì)譜儀。經(jīng)典線性飛行時(shí)間質(zhì)譜儀包括離子源、飛行管、檢測器及采集記錄系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。其中高速數(shù)據(jù)采集卡作為采集記錄系統(tǒng)的一部分，其采集精度的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到之后數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，在整個(gè)系統(tǒng)中起到非常關(guān)鍵的作用。高速數(shù)據(jù)采集卡的關(guān)鍵部件廠商不斷發(fā)布新的芯片部件，如ADI,TI的新AD/DA芯片，Xilinx,Altera的基于SOC的先進(jìn)FPGA技術(shù)，使高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品出現(xiàn)新的組合可能。

數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)傳輸方式

數(shù)據(jù)傳輸方式是指數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)的方式。數(shù)據(jù)采集卡的制造廠商附件中都會(huì)提供相應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件（DLL）和相應(yīng)的函數(shù)及應(yīng)用方法，并給出常用語言的例程。一般數(shù)據(jù)采集卡有三種方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

（1）軟件讀取   計(jì)算機(jī)通過軟件對(duì)每一次AD采樣發(fā)出命令，等待采樣結(jié)束，然后讀取采樣結(jié)果。這種方式數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，占用計(jì)算機(jī)資源較多，在計(jì)算機(jī)全速運(yùn)行的模式下一般可達(dá)30Kbit/s。但這種方式編程簡單，對(duì)于采樣速度要求不高（<10000K/s）和計(jì)算機(jī)負(fù)荷不重的情況下通常采用這種方式。3,嵌入式采集存儲(chǔ)系統(tǒng)某些應(yīng)用場合除了對(duì)于采集存儲(chǔ)系統(tǒng)要求堅(jiān)固，可靠，小巧外，他對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴比較低。

（2）中斷方式   計(jì)算機(jī)采用中斷方式接收數(shù)據(jù)采集卡的采集結(jié)果。這種方式計(jì)算機(jī)的資源較少，是一種搞笑的數(shù)據(jù)傳輸方式，適合高速連續(xù)的數(shù)據(jù)采集和處理。不是所有的數(shù)據(jù)采集卡都具有中斷傳輸?shù)墓δ?，這一點(diǎn)在主句采集卡選型的時(shí)候一定要注意，有些數(shù)據(jù)采集卡標(biāo)稱具有中斷傳輸功能，但并不可靠，甚至無法使用。一般要具有中斷傳輸功能并可靠的工作，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)有FIFO是必要的，沒有FIFO的數(shù)據(jù)采集卡很難保證中斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?、冷卻注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)采集卡的電路板以高速度功耗非常高的元件運(yùn)行。

（3）DMA方式   采集卡與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存器的直接數(shù)據(jù)存取，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中不多。

數(shù)據(jù)傳輸方式很大程度上決定了數(shù)據(jù)采集的速度，標(biāo)稱的速度是數(shù)據(jù)采集卡能夠達(dá)到的較大采樣速度，如果不使用恰當(dāng)?shù)膫鬏敺绞?，通常是達(dá)不到標(biāo)稱采樣速度的。

數(shù)據(jù)采集卡的精度

精度是指數(shù)據(jù)采集卡在滿量程范圍內(nèi)任意一點(diǎn)的輸出值相對(duì)于其理想值之間的偏離程度。數(shù)據(jù)采集卡的精度受卡上放大倍數(shù)的影響比較大，一般廠商給出的數(shù)據(jù)采集卡的精度指標(biāo)都很高，12位AD采集卡的精度在滿程輸入電壓（FSR）的0.01% 1LSB，但在實(shí)際檢測過程中，受到很多因素，特別是外部電磁干擾信號(hào)，電源干擾和傳感器噪聲等影響因素的限制，檢測的精度往往達(dá)不到這樣的水平。同時(shí)采樣時(shí)只需采集血液，無需采集呼吸道標(biāo)本，不僅有效保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的安全，而且避免不同被染上的階段采樣部位可能出現(xiàn)病毒量的不足而導(dǎo)致的假陰性結(jié)果。

在實(shí)際應(yīng)用中，干擾嚴(yán)重的環(huán)境可能使采樣結(jié)果與廠商標(biāo)稱的精度相差甚遠(yuǎn)，在弱信號(hào)（例如熱電偶信號(hào)）和高阻抗輸出信號(hào)（例如壓電陶瓷傳感器、鋯氧傳感器輸出信號(hào)）的才集中尤其如此，原因是逐次比較型AD采集的是微秒級(jí)時(shí)刻的電信號(hào)，而實(shí)際輸入的信號(hào)是傳感器輸出信號(hào)與干擾信號(hào)的疊加，在這些干擾信號(hào)中，工頻干擾信號(hào)是比較普遍的，防止工頻干擾信號(hào)比較有效的方法是與工頻信號(hào)同步，在工頻周期時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集若干個(gè)信號(hào)取平均值，這樣操作會(huì)降低實(shí)際的采樣速度，在不需要高速采集但要求較高的精度采樣的情況下可以得到比較好的效果。極其嚴(yán)苛工作環(huán)境（如車載、機(jī)載、艦載），可選用VPX導(dǎo)冷型產(chǎn)品。

高速數(shù)據(jù)采集卡的概況

高速數(shù)據(jù)采集卡是一款優(yōu)異、高速、較高的精度、性能較高的數(shù)采卡，具有14位的AD轉(zhuǎn)換精度，4路單端同步模擬量輸入，每通道可實(shí)現(xiàn)高達(dá)80MS/s的同步數(shù)據(jù)采集，能夠向主機(jī)內(nèi)存?zhèn)鬏斶B續(xù)不斷的高速A/D信號(hào)流數(shù)據(jù)，給您帶來高速、流暢的數(shù)據(jù)采集體驗(yàn)。高速數(shù)據(jù)采集卡配備了512MB的DDR2內(nèi)存，每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫，并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。高速數(shù)據(jù)采集卡提供了±5V和±1V兩種AD量程，用戶可以根據(jù)自己的需求任意切換。8514支持模擬量觸發(fā)和數(shù)字量觸發(fā)2種AD觸發(fā)方式，AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以DMA的模式進(jìn)行傳輸。同時(shí)它還支持較高的精度多卡同步，當(dāng)用戶需要采集的多路數(shù)據(jù)時(shí)可以完成多路通道的高速同步數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集卡主要技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)采集卡主要技術(shù)參數(shù)有如下幾個(gè)指標(biāo)：（1）通道數(shù)：即板卡可以采集幾路信號(hào)，分為單端和雙端（差分）。