應用

超聲波掃描技術廣泛應用于工業檢測和醫學成像。無論是工業設備的無損檢測，還是醫學領域的人體成像，都需要精準控制多個換能器陣列的超聲信號發射與采集。同時，采集到的信號需經過實時處理，轉換為圖像并反饋至上位機。此外，超聲數據量龐大，系統需具備高吞吐量以確保穩定高效的運行。

挑戰

在超聲成像采集平臺的開發過程中，客戶面臨諸多挑戰?，F代超聲系統通常采用大量通道，采樣率在 40 MS/s ~ 200 MS/s 之間，數據量可達 TB 級。然而，傳統數據接口受限于帶寬，難以滿足高幀率采集需求。為了避免數據丟失和延遲對成像質量的影響，系統必須具備低延遲、高帶寬的數據鏈路。超聲成像還要求多通道同步傳輸，但傳統設備難以提供高精度觸發信號，難以匹配換能器陣列的工作周期。此外，電容式微機械超聲換能器采集的原始數據量龐大，且需要對采集到的信號進行濾波、波束形成等預處理。

解決方案

簡儀科技針對超聲成像采集平臺開發中的挑戰，提供了基于PXIe系統和FPGA的綜合解決方案。PXIe系統采用PCIe作為底層數據總線，支持多通道并行傳輸，數據速率可達到PCIe Gen2(8 GT/s)或Gen3(16 GT/s)。結合FPGA與PXIe，能夠實現高速數據傳輸和搬移，利用XDMA(Xilinx DMA)技術直接將數據傳輸至主機內存，從而提高系統吞吐量。PXIe機箱支持多張高速ADC/DAC采集模塊同時工作，可以同時傳輸并處理大量通道的電容式微機械超聲換能器數據，避免了因帶寬限制而導致的信號丟失或采樣率下降。此外，PXIe還具備高精度的同步時鐘功能，能夠實現多個通道的納秒級同步，確保數據采集的精確性和一致性。

圖一 實驗測試現場

圖二 上位機界面及波形顯示

使用的簡儀產品

硬件

PXIe-2315G3：高數據傳輸帶寬5槽Gen3 PXIe機箱

PXIe-2722G3：高數據傳輸帶寬18插槽Gen3 PXIe機箱

PXIe-3127e：配備第11代Intel Core i7-11850HE處理器的3U尺寸PXle控制器

為什么選擇簡儀

成熟的產品：簡儀產品經過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩定性。

POC驗證服務：簡儀提供售前的POC驗證服務，幫助客戶驗證產品性能和適用性。

高精度：簡儀的產品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

供貨速度：簡儀憑借高效的供應鏈體系，能夠快速交付產品，充分滿足項目進度要求。

成本效益：相比進口品牌，簡儀不僅提供更優性能的解決方案，更在價格上具有明顯優勢，幫助客戶降低整體制造成本。

技術支持和快速響應能力：簡儀提供優質的本地化技術支持，快速響應客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務的順利進行。

控件開發：有著豐富的自研控件資源，并配有完善的使用手冊，有效降低了使用開發成本。

插槽數量：針對不同需求，簡儀提供多種插槽數量的機箱選擇，充分滿足多樣化應用需求。

通過使用簡儀的產品，客戶成功完成了FPGA與主機之間的高速數據傳輸，并搭建了高性能的超聲成像采集系統。該系統不僅滿足了高采樣率、多通道同步傳輸以及海量數據處理的需求，還為后續的實時成像與波束合成提供了堅實的硬件基礎，極大地提升了超聲成像系統的整體性能和可靠性。