PXDAQ18373E是鵬翔科技(長沙)歷時六年開發成功的一款高精度高速率的聲發射采集卡，該卡具有真實的18bit采樣精度和每通道30M/S的采樣率，采用標準的PICE2.0x8接口，數據通過率高達2.6GB/s。除了硬件提取特征參數和聲發射波形外，還可全速實時傳輸波形流，適合大學，研究所和高端檢測機構的聲發射應用。

大致來說，聲發射儀器經歷了四個階段的發展，也可認為前面經歷了四代聲發射儀。
第一階段，1965年，美國Dunegan推出了第一臺商業化的聲發射儀，一直到1983年基本都是純模擬技術實現的聲發射儀，也是第一代聲發射儀，信號帶寬100kHz-1MHz；

第二代聲發射儀，1983~1994年，美國PAC的SPARTAN-AT開始引入微處理器，并將聲發射系統模塊化，部分數字化，信號帶寬提高到100kHz~1.2MHz；

第三代聲發射儀，1994~2003年，美國DW、美國PAC和德國Vallen將聲發射儀全面數字化，聲發射傳感器接收到的信號經過放大器放大之后直接經AD變換器專為數字信號，然后用數字電路硬件提取特征參數，并按照PDT、HDT、HLT等時間常數來提取聲發射波形，信號帶寬拓寬到1kHz~2MHz；

第四代聲發射儀，2003~2015年，美國PAC將18bit的高速ADC引入PCI總線聲發射卡，開啟了18bit的高精度采集，除了特征參數和波形外，還啟用了包含全部原始信息的波形流功能。在此期間，USB接口的聲發射儀也開始出現，并逐步從USB2.0發展到USB3.0，總線傳輸速度也從40MB提高到400MB，信號帶寬提高到1kHz~3MHz；

雖然第四代聲發射儀擁有了18bit高采樣精度以及高采樣率，但由于PCI或USB總線的帶寬限制，只能傳輸聲發射特征參數和根據PDT、HDT和HLT提取的有限的聲發射波形，大部分的原始波形流數據都只能丟失而無法上傳到計算機�；蛘呤且杂邢薜膸�寬來傳輸部分波形流，譬如單塊PCI卡的總采樣率不超過10M時可以傳輸波形流。而聲發射研究的信號頻率逐漸提高（日本富士公司甚至推出了10MHz頻率的聲發射傳感器REF10M），使得采樣率也逐步提高，而且傳統的特征參數和聲發射特征波形的分析方法無法滿足用戶日益增長的研究需求，因此提高聲發射卡的帶寬迫在眉睫。于是鵬翔科技從2009年開始封閉式研發，并在2015年底推出了PCIE總線的聲發射卡，單卡8通道，每通道18bit30M采樣，頻率帶寬高達1kHz~5MHz，且采用PCIE x8倍速傳輸，板卡傳輸帶寬高達2.6GB/s，第四代聲發射儀存在的傳輸瓶頸得到解決。除了聲發射特征參數和波形的硬件實時提取之外，波形流功能也得以不受帶寬限制的全速采集和實時傳輸。同時，適合分布式檢測的千兆網接口的網絡聲發射儀開始出現，并將逐步向萬兆光纖傳輸發展，實現遠距離的分布式聲發射檢測。同時聲發射儀器的信號帶寬提高到1kHz~5MHz，這也意味著第五代的聲發射儀開始大量投入市場應用并逐漸得以普及。

每塊PXDAQ18373E擁有8個獨立的高速同步采集通道，在普通計算機或工控機上即可實現8~56通道的聲發射儀。如配合16槽的PCIE機箱，可實現單機128通道的聲發射信號采集分析。另外，每塊聲發射卡還可同步采集10路外參數，多卡可累加使用。


 

PXDAQ18373E聲發射卡采用了高集成、高密度的12層PCB結構，具有18位的高精度，每塊卡8個通道，每通道高達30M的采樣率，并且采用了PCIE2.0 x8總線的DMA傳輸，數據帶寬達到了驚人的2.6GB/s。由于其具有高性能、低噪聲和高速度等特點，是適合大學、研究所和高端檢測機構應用的聲發射采集卡。

由于采用了Xilinx公司的KINTEX-7高性能FPGA，PXDAQ18373E聲發射卡能硬件實時提取22種聲發射特征參數，分別是：幅度、能量、振鈴計數、持續時間、信號均方根值、平均信號電平、電壓閥值、上升時間、峰值計數、平均頻率、反算頻率、初始頻率、信號強度、絕對頻率、局部功率譜、質心頻率、峰值頻率、絕對能量、到達時間、循環計數、阻尼、模態。

PXDAQ18373E除了實時提取特征參數和根據PDT、HDT和HLT時間常數來提取聲發射波形外，還可以所有通道全速采集并實時傳輸原始的波形流文件。這是迄今為止世界上其他聲發射產品所無法實現的。

由于規�；�經營和批量化生產，鵬翔科技是國內為數不多的滿足ISO9001質量標準的聲發射技術公司。PXDAQ18373E聲發射卡為高集成、高密度、多層（12層）PC卡，板卡的設計、自動貼片、回流焊、組裝、檢測等所有工作都由本公司獨立完成。下圖為生產這種卡的表面貼裝技術（SMT）生產線和可靠性測試的部分設備。

不同于并行的PCI總線，PCI Express插槽利用了串行點對點的連接。每個數據鏈路（Lane）可實現500 MB/s的傳輸速度。PXDAQ18373E采用基于x8通道的PCI Express 2.0技術，其明顯的優勢就是每個獨立的板卡上，每槽的直接連接都可以支持最大的傳輸帶寬。PXDAQ18373E聲發射卡可以使用在2.0和3.0標準的PCI Express插槽中，如x8或x16。

PAW聲發射工作站共有9個系列，其中采用PAW7工作站可實現單機80通道，采用PAW8可實現單機128通道，采用PAW9最大可實現單機768通道（使用6臺16槽PCIE擴展塢）。 

PXDAQ18373E高精度高速率高帶寬8通道PCIE聲發射卡技術參數一覽表

 Q1：PXDAQ18373E聲發射卡為何采用PCIE x8總線，有什么好處？
A1：雖然第四代聲發射儀擁有了18bit高采樣精度以及高采樣率，但由于PCI或USB總線的帶寬限制，只能傳輸聲發射特征參數和根據PDT、HDT和HLT提取的有限的聲發射波形，大部分的原始波形流數據都只能丟失而無法上傳到計算機。傳統的特征參數和聲發射特征波形的分析方法已經無法滿足用戶日益增長的研究需求，而且聲發射研究的信號頻率逐年提高，使得采樣率也逐步提高（采樣率至少需要在信號頻率的5倍以上），采樣率的提高意味著對傳輸帶寬的要求也是水漲船高，以5MHz的信號為例，用6倍頻采樣的話，就是30M采樣率，即便是16bit精度，單個通道的波形流數據就需要60MB/s的帶寬，8個通道需要480MB/s帶寬，傳統的USB2.0和3.0均無法滿足波形流的傳輸要求。18bit采樣的話對帶寬要求更高，因此，PXDAQ18373E聲發射卡采用了PCIE x8總線，實際傳輸帶寬高達2.6GB/s，也就是20.8Gb/s。是PCI總線（實際約130MB/s）的20倍，是USB2.0帶寬（實際約40MB/s）的65倍，是USB3.0帶寬（實際約400MB/s）的6.5倍。

 Q2：PXDAQ18373E聲發射卡為何每個通道都采用獨立ADC，如何驗證？
A2：PXDAQ18373E聲發射卡的采用了4個雙通道的ADC，每個雙通道ADC里擁有2個獨立的ADC通道，也就是8個通道采用了8路獨立的ADC。因為聲發射需要高精度的同步和很高的通道隔離度，所以主流的聲發射廠商都會采用獨立通道ADC。如果多個通道共用一個ADC芯片，只能采用輪詢采樣的方式，這樣會帶來兩個不良后果，一是同步性很難保證，當第一通道采樣時，其他通道的數據是無法被采樣到的；二是由于ADC內采樣保持電容的充放電需要時間，因此在1通道有個大的信號進來時，即便2通道沒有信號進來，由于1通道采樣保持電容尚未完全放電，因此2通道也會有采樣數據。雖然在上位機的波形圖上看上去比較好看，但這時已經不是真實的信號了。PXDAQ全系列采集卡的各個通道均采用獨立ADC，就是為了確保各通道數據的高度同步和每個通道數據的真實性。

 Q3：PXDAQ18373E聲發射卡的精度是多少位，如何驗證？
A3：PXDAQ18373E聲發射卡的精度是18位的，除了查看板卡上的ADC芯片型號外，還可將PXAES軟件的門檻設為0，然后空采，再將聲發射波形轉為txt文本格式，可以看到最小值為76.3微伏，也就是18bit的最小量化臺階，即可驗證ADC的采樣精度。而且PXDAQ18373E聲發射卡上的每一個芯片都沒有打磨，所有參數指標都經得起推敲和驗證。

 Q4：PXDAQ18373E聲發射卡的采樣率是多少，如何驗證？
A4：PXDAQ18373E聲發射卡每通道的采樣率是30MSPS，除了查看板卡上的ADC芯片型號外，還可用PXAES軟件來連續采集正弦波，將采樣率設為30M，連續采集一定時間段，再查看存儲的波形流的數據大小，即可推算出單通道的采樣率。而且PXDAQ18373E聲發射卡每個通道是獨立的AD，且不受總線帶寬的限制，可以8個通道全速采集并實時存儲。

 Q5：PXDAQ18373E聲發射卡的信號頻率帶寬是多少，如何驗證？
A5：PXDAQ18373E聲發射卡的信號頻率帶寬是1kHz~5MHz，除了查看板卡上的模擬濾波器芯片型號外，還可用PXAES軟件來實際采集5MHz的信號看波形是否有失真。雖然根據奈奎斯特采樣定理采樣率只需達到信號最高頻率的兩倍即可采集信號，但實際上需要5倍頻甚至10倍頻才能保證信號的不失真，因此PXDAQ18373E將采樣率設為30M，在采集5MHz信號時可以達到6倍頻，因而保證了聲發射信號的高保真。

Q6：PXDAQ18373E聲發射卡的聲發射特征參數是硬件提取的嗎，具體可提取哪些聲發射參數？
A6：PXDAQ18373E聲發射卡采用了Xilinx公司的KINTEX-7高性能FPGA，可硬件實時提取22種聲發射特征參數，分別是：幅度(amplitude)、能量(energy)、振鈴計數(counts)、持續時間(duration)、信號均方根值(RMS)、平均信號電平(ASL)、電壓閥值(threshold)、上升時間(rise time)、峰值計數(counts to peak)、平均頻率(average frequency)、反算頻率(reverberation frequency)、初始頻率(initiation frequency)、信號強度(signal strength)、絕對頻率(absolute frequency)、局部功率譜(partial powers)、質心頻率(frequency centroid)、峰值頻率(peak frequency)、絕對能量(absolute energy)、到達時間(arrival time)、循環計數(cycle counter)、阻尼(damping)、模態(modal)。

Q7：PXDAQ18373E聲發射卡除了特征參數外，還可提供什么聲發射信號數據？
A7：PXDAQ18373E聲發射卡除了特征參數外，還可根據PDT、HDT和HLT時間常數來提取聲發射波形，并且可以所有通道全速采集并實時傳輸原始的波形流文件。因為PXDAQ18373E采用了PCIE2.0x8的高速總線，實際的數據傳輸帶寬高達2.6GB/s(即20800Mb/s，是PCI總線理論帶寬的19倍多，是USB2.0總線理論帶寬的43倍)，這是目前世界上其他聲發射產品所無法實現的。

Q8：PXDAQ18373E聲發射卡如果多塊同時使用，傳輸帶寬會有降低嗎？
A8：不同于并行的PCI總線，PCI Express插槽利用了串行點對點的連接。每個數據鏈路（Lane）可實現500 MB/s的傳輸速度。PXDAQ18373E采用基于x8通道的PCI Express 2.0技術，其明顯的優勢就是每個獨立的板卡上，每槽的直接連接都可以支持最大的傳輸帶寬。PXDAQ18373E聲發射卡可以使用在2.0和3.0標準的PCI Express插槽中，如x8或x16。

Q9：PXDAQ18373E聲發射卡最多支持多少塊卡同步采集？
A9：PXDAQ18373E聲發射卡采用了標準的PCIE2.0x8總線，系統整機的通道數主要取決于PCIE插槽的數量，用戶可將PXDAQ18373E插入普通的商用計算機，實現單機8~48通道的聲發射儀。也可選配PAW聲發射工作站，共有9個系列，其中采用PAW7工作站可實現單機80通道（11個PCIE槽），采用PAW8可實現單機128通道（采用EB16型16槽PCIE擴展塢），采用PAW9最大可實現單機768通道（采用一臺計算機連接6臺EB16型16槽PCIE擴展塢）。

Q10：PXDAQ18373E聲發射卡支持二次開發嗎？
A10：PXDAQ18373E聲發射卡除了支持標準的聲發射系統軟件（PXAES）和事后波形流分析軟件（PXAES-POST）外，還提供了PXDAQ18373E卡的底層開發環境（SDKLabview-18373E）選配，即C語言動態連接庫SDK及用于Labview開發的驅動程序。用戶可根據不同需要開發出專用的實時采集處理系統。

Q11：PXDAQ18373E聲發射卡體積多大，是否可以插入常用的電腦機箱？
A11：PXDAQ18373E聲發射卡采用了12層高密度設計，是標準的中長卡，長度為240mm，與ATX主板標準寬度一致，可以很容易的插入常用的電腦機箱。