高速ADC板卡将模拟信号转换为数字信号，及其在机器视觉领域的应用收藏

从最近机器视觉行业发展的新技术趋势来看，采集视觉信息的方式越来越多，比如图像传感器、雷达、LiDAR（激光雷达）等下面我们将探讨如何将这些模拟信号源转换数字信号，其中高速模数转换（ADC）板卡在机器视觉应用中必不可少。

工作原理：将模拟信号转换为数字信号的过程模拟（Analog)）和数字（Digital）是大家经常接触到的术语可以说，我们现在所处的世界，既是一个模拟世界，又是一个数字世界我们能得到的自然信号多为模拟信号，例如声音、波动、风力、光的亮度等。

而我们在利用这些模拟信号时，很多时候又需要将它们转换成数字信号例如，假设你看到天空中的美丽彩虹，你想将眼前的美景分享给其他人，一般会用相机拍照（从模拟转换成数字），向他人传送（传输数字数据）另一个例子是用手机打电话的声音，说话人的声音（模拟信号）被手机的麦克风识别后，转换成数字信号，然后从接听者的手机扬声器中输出数字化的声音。

为什么要将模拟信号转换为数字信号呢？因为模拟信号是不间断的连续信号，尽管可以非常精密地表达，但是随着传输距离的增加，模拟信号的强度会衰减，直至最终消失另外，复制模拟信号时，数据也容易变形数字信号是由0和1组成的信号，数据不受外部环境变化的影响，因此数字信号的数据稳定性非常好，可以通过电脑进行各种信号处理。

图ⓛ所示是一个模拟信号获得的模拟信号通过抽样（Sampling）→量化（Quantization）→编码（Coding）过程，转换成数字信号，图②是ADC的转换过程示意图采样的意义在于从任何数据中抽取数据。

在连续模拟信号中，采样频率越高，越能呈现原始模拟信号的信息采样率（Sps，sampling per second）表示每秒钟的采样次数，采样率是ADC的重要指标之一

通常，音频文件的采样率标准为44.1kHz，即44.1kSps从表1中可以看出，Aval Data的APX-5360G3A ADC板卡的采样率，比音频文件的标准采样率高出了40,816倍也就是说，Aval Data的ADC板可以高速测量连续的模拟信号。

如图③所示，将通过采样获得的电压值转换为数字值的过程，称为量化（Quantization）另外，将模拟信号转换数字信号时，数字信号范围用分辨率（bit）表达，也称为Resolution分辨率也是ADC板卡的重要指标之一。

Aval Data可提供12~16bit的ADC板卡，这意味着从最低电压到最高电压的范围可以用12~16bit表示12bit可以设置为0~4096值，14bit可以设置为0~16384值，16bit可以设置为0~65536。

分辨率越高，意味着可以转换成更细分的数字如图④所示，信号经过量化（Quantization）后，将这些值表现为0和1的数字值的过程，称为编码（Encoding）信号经过编码后，所生成的数字信号就可以用作多种用途了。

Aval Data ADC板卡特性介绍 （1）FPGA个性化处理 Aval Data的高速ADC板卡系列，是为了应对需要400Msps~3.63Gsps这一广泛采样率的测量仪器、检查仪器、通信设备的应用而开发的，它们以PCI-E为基础，因此能够在电脑上进行轻松处理。

板卡中搭载了Altera FPGA，可以提供FFT运算或FIR/IIR等过滤处理、数据平均化、加算平均、数据转换等功能，或者提供用户想要的定制功能

（2）模拟数据记录器 在Aval Data还可提供高速及低速模拟数据Logger产品系列，如下图所示。还有不基于PC的独立处理和储存采样Logger产品。

高速ADC板卡应用案例下面我们将介绍关于ADC板卡应用（1）用于人体监测设备中 下图是APX-520（200KSps、16ch、18bit）板卡的一个应用案例在人体的各部位连接传感器，利用人体每次移动时测量模拟信号，然后通过ADC将从人体处获得的模拟信号转换成数字信号，用于监测人体的动作、健康状态等众多用途。

（2）用于医疗设备中下图示例的是APX-5040（400Msps，2ch，14bit）ADC板卡在光学相干层析成像（OCT）检查中的应用。

普通机器视觉行业使用的相机，无法获得这类信息，因此需要使用模拟探测器进行测量OCT影像将通过扫描光线获得的信息重新构成，表现断层影像，在不接触人眼睛的情况下，能在可以透光的范围内获得结构信息以上是医用OCT中的应用，在工业领域，OCT可用于焊接部位检测、显示面板检测、PCB检测、动力电池检测等多个领域。

（3）用于激光雷达探测设备下图是APX-5200B-1（1Gsps，2ch，12bit）板卡在和激光雷达（LiDAR），通过航拍进行精密地形测定的一个实例。

激光雷达（LiDAR）将光照射到对象物上，通过光传感器检测其反射回来的光来测定距离该方法在陆地及深海地形测定、无人驾驶汽车、手机、平板电脑中广泛应用结论虽然低速ADC板已经在很多领域广泛使用，但是随着行业应用的逐渐发展，市场对高速、精细处理的高速ADC板卡的需求逐渐增加。

最近，业界正在研究适用于透明涂层膜厚度测量及均匀度检测的OCT等技术，ADC板卡在其中发挥重要作用目前，ADC板卡在很多领域的应用尚未普及，很多用户对ADC板卡的理解和使用还不是很熟悉因此，希望通过本文的介绍，能让大家对高速ADC板卡的基础知识和应用有更深的认识，为今后更多的使用它们做好准备。

(文章来源于Aval Global)

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