USB3.0总线高速数据采集卡，8通道、16位分辨率、5MHz同步采样，程控增益±10V、±5V、±2V、±1V

USB3.0 8通道16位5MHz高速同步采集卡 高频动态信号测试解决方案

一、行业高频动态测试核心痛点

在振动冲击测试、声学信号采集、脉冲瞬态捕捉、高频电气检测、精密动态标定、多通道同步测控等高端测试场景中，传统USB2.0、低速采集设备普遍存在性能瓶颈，无法满足高频、高精度、多通道同步的严苛测试需求。

行业普遍痛点集中在五大维度：一是采样速率不足，常规采集卡KSPS~MSPS级采样无法捕捉MHz级高频瞬态信号，波形缺失、数据失真，无法还原冲击、振荡、脉冲细节；二是通道同步性差，多通道异步采样存在时序偏移、相位偏差，多组高频信号无法精准对应分析；三是信号适配性弱，固定量程无法匹配微小弱信号与高压强信号，无程控增益导致小信号分辨率不足、大信号量程溢出；四是拓展与触发能力匮乏，不支持外时钟、外触发与多卡同步，无法搭建大规模、高时序一致性的分布式测试系统；五是传输带宽受限，低速总线传输高频大容量数据易出现卡顿、丢包、延迟，无法支撑长时间连续高速采集。

针对以上高频动态测试难题，本款USB3.0 8通道16位5MHz同步高速数据采集卡针对性优化硬件架构，集成高速采样、程控增益、双激励输出、精准同步、灵活采集模式、数字测控、可选滤波功能，一站式解决高频动态信号采集、多通道同步测试、精密信号测量全场景需求。

二、产品整体架构概述（图文适配）

【配图1：产品硬件架构框图】标注：模拟信号输入→程控增益模块→可选模拟滤波器→16位高速ADC→FPGA时序控制→USB3.0高速传输→上位机；外设包含激励电源、DI/DO接口、外触发/外时钟接口

本采集卡采用FPGA高速时序架构+USB3.0超高速总线设计，硬件全链路适配高频动态信号采集。板载8路独立模拟采集通道，搭载16位高精度ADC，实现单通道5MHz超高同步采样速率；内置可编程增益放大器、多级信号调理电路，集成28V/5V双档精密激励、外时钟/外触发同步单元、8路可编程DIO，同时支持预采集、定长采集双模式与多卡级联同步，可选配模拟滤波器，兼顾高频采集速度、信号测量精度与系统拓展性，是工业高频检测、科研动态测试、设备标定的核心高性能采集设备。

性能特点

高性能, 16-bit SAR差分ADC，无丢失码

信噪比：82 dB

模拟信号输入带宽：大于1M

双极性输入±10V(出厂默认)、±5V、±2V、±1V

AD触发方式：软件定时触发、数字门槛触发（可选高触发，低触发，双向触发）

8路模拟信号差分输入，通道0～7可以任意勾选

支持 28V 或 5V 激励电压输出，用于传感器供电

采样频率可软件设置（范围：1KHz～5MHz）

支持外时钟及多卡同步（外时钟≤5MHz。）

支持预采（单通道预采点数设置范围：0～224个采样点）

支持定长采集（单通道定长点数设置范围：0～224个采样点）

外供5V电源，支持防接反及超压保护（如果外电源接反或超压，不会损坏硬件）

板载大容量DDR3_DRAM存储器（1Gb），构建海量FIFO，支持连续采集，实现实时监控

用户1K字节EEPROM空间，方便用户写入自己的参数（注意此空间存放了校准参数）

板卡ID识别（0～15），支持一台机器接入多块USB-1608卡

8路数字量输出。输出带锁存功能，上电自动清零

USB3.0总线，CYPRESS CYUSB3014低功耗主控芯片

DMA传输数据

提供WIN11/10/8/7/VISTA/XP及Linux下驱动程序及动态连接库

三、核心功能精细化技术解析

1. 8通道16位5MHz全同步采样，高频信号无损还原

设备核心搭载8路独立16位高速ADC采集通道，支持全通道同步并行采样，单通道最高采样速率可达5MHz，相较于常规250K、500K、1M采样采集卡，高频信号捕捉能力实现数倍提升，可精准覆盖振动、冲击、声波、高频脉冲、瞬态电气信号等快速变化的动态工况。

核心技术细节：采用独立时钟树同步时序控制，所有通道共用同源高速时钟，通道间时序偏移极小，无相位差、无采样错位问题，彻底解决多通道异步采样导致的波形失真、数据不同步问题。搭配16位超高分辨率，既可以精准捕捉高频信号的动态变化趋势，又能识别微弱信号的细微幅值波动，兼顾高速性与高精度，完美解决高频测试“速度够快、精度不够”的行业通病。

2. 四档程控增益可调，全幅值信号精准适配

板载高性能可编程增益放大器（PGA），软件程控切换±10V、±5V、±2V、±1V四档输入量程，无需硬件改动即可适配不同幅值的模拟信号采集，针对性解决大信号溢出、小信号分辨率不足的问题。

场景化技术适配：±10V大量程适配工业高压模拟信号、设备工频电压信号采集；±5V、±2V适配常规中等幅值动态信号；±1V小量程专门针对微弱高频传感器信号、微伏级波动信号，通过增益放大提升信号分辨率，让微弱高频信号细节完整呈现，有效提升动态测试的数据精度与信号完整性。

3. 28V/5V双档精密激励输出，适配多类传感器

设备自带独立精密激励电源，支持28V、5V双档稳压激励输出，无需外接独立供电模块，可直接为前端传感器、变送器、信号调理模块提供稳定供电。5V激励适配微型传感器、精密低压传感元件、小型信号模块；28V工业标准激励适配工业压力、振动、位移、速度等主流传感器，满足工业现场与科研实验的多元化传感器供电需求。

激励电源内置稳压滤波、过流、短路保护电路，电压纹波极低、稳定性极强，不会因供电波动引入采集噪声，从源头保障高频信号采集的稳定性，简化测试系统硬件架构。

4. 外触发+外时钟双同步机制，时序精准可控

支持外部时钟输入、外部触发采集双专业功能，是高端同步测试、联动测试、时序校准的核心保障。外部时钟输入可接入高精度基准时钟信号，替换板载时钟，实现设备采样时序与系统总时钟完全同步，杜绝长期采集的时钟漂移、时序错位问题。

外部触发功能支持边沿触发、电平触发模式，可通过外部设备信号精准控制采集启停，实现“外部事件触发、同步采集记录”，完美适配冲击试验、瞬态脉冲测试、设备联动同步测试等场景，确保测试信号与设备动作时序一一对应，数据溯源精准。

5. 多卡同步级联，灵活拓展超大通道系统

原生支持多卡同步采集拓展，可通过外时钟、外触发总线将多台采集卡级联组网，所有设备共用同一基准时钟与触发信号，实现数十路甚至上百路通道的高精度同步采样，多卡之间无相位偏移、时序高度统一。

该功能彻底解决单卡通道数量限制，可灵活搭建大型分布式高频测试系统，适配大型设备多点振动监测、多工位同步测试、整机全域信号采集等大规模工况，系统拓展性极强。

6. 预采集+定长采集双模式，适配瞬态测试场景

支持预采集、定长采集两种专业采集模式，针对性解决瞬态、突发性、冲击性信号采集难题。定长采集可自定义采样点数、采样时长，精准完成固定时长的稳态、动态连续测试；预采集模式可提前记录触发前的信号数据，完整捕捉突发冲击、瞬时脉冲、异常瞬变信号的前置波形，彻底避免传统采集“触发前数据丢失”的痛点，完美适配故障瞬态捕捉、冲击试验、突发信号检测场景。

7. 8路可编程DIO接口，实现采控一体化

集成8路独立数字输入/输出接口，软件可逐路配置DI输入、DO输出模式，无需额外搭配IO模块。DI可采集设备启停、限位信号、触发状态、开关量反馈；DO可实现设备启停联动、试验工况切换、报警输出、继电器控制。在动态测试系统中，可实现“信号采集-数据判断-逻辑联动”一体化作业，搭建全自动闭环测试系统。

8. 可选配模拟滤波器，适配高低噪工况

支持外接/板载选配模拟滤波器，可根据现场工况切换滤波档位，有效滤除工业高频电磁干扰、工频杂波、环境噪声，精准保留有效测试信号。在复杂工业现场、高电磁干扰环境下，可大幅提升高频信号的平滑度与稳定性，避免噪声干扰导致的波形畸变、数据误差，兼顾高频采集速度与抗干扰能力。

9. USB3.0超高速总线，大数据零丢包传输

采用标准USB3.0高速传输总线，带宽远超USB2.0，可轻松承载8通道5MHz同步采样产生的超大容量数据流，传输延迟极低、吞吐量大，支持长时间不间断连续采集，彻底解决高速采集场景下的数据拥堵、丢包、延迟、卡顿问题，保障高频动态数据实时、完整、稳定上传。同时支持即插即用，无需繁琐装机，便携性与稳定性兼具。

四、细分场景专属解决方案

1. 振动与冲击动态测试方案

针对机械结构振动、设备冲击载荷、零部件疲劳冲击测试场景，利用5MHz超高采样速率完整捕捉瞬时冲击波形、高频振动细节，16位高分辨率精准识别微小振动幅值变化；通过外触发功能联动冲击设备，配合预采集模式记录冲击发生前后的完整信号，多通道同步采集实现多点位振动全域监测，搭配可选滤波功能过滤现场机械、电磁噪声，为结构力学分析、设备可靠性测试提供完整精准的数据支撑。

2. 高频电气信号检测方案

适配变频器、电机、电源、电力设备的高频电压、电流瞬态信号检测，四档程控增益适配不同等级电气信号，精准捕捉电压波动、脉冲畸变、高频谐波信号；USB3.0高速传输保障高频大数据连续采集不丢包，多卡同步拓展可实现整机多回路同步检测，适用于电气设备性能测试、故障溯源、谐波分析等场景。

3. 声学与瞬态信号采集方案

针对声波、超声波、瞬态脉冲等高频微弱信号测试，通过小量程程控增益放大微弱信号，提升信号分辨率；高速同步采样完整还原高频声波波形，预采集模式精准捕捉突发瞬态声波信号，搭配模拟滤波器净化信号，满足声学实验、超声波检测、精密瞬态信号分析的高精度、高动态需求。

4. 多通道同步标定测试方案

依托外时钟、外触发、多卡同步功能，搭建高精度同步标定系统，可对多路传感器、测试设备进行同步性能标定、线性度测试、动态响应测试；板载双档激励为标定传感器稳定供电，8路DIO实现标定设备自动化联动，定长采集模式保障标定数据规整统一，大幅提升设备标定效率与精准度。

5. 工业设备状态在线监测方案

用于大型机组、传动设备、精密工装的高频状态监测，多通道同步采集设备振动、温度、电气信号，实时捕捉设备高频异常波动；通过DIO接口联动预警与保护装置，实现异常自动报警、工况联动调节；长期连续高速采集可积累设备运行数据，为设备故障预判、寿命分析、运维优化提供数据支撑。

五、方案核心技术优势总结

1. 超高速高精度同步采集：8通道16位5MHz全同步采样，兼顾高频动态响应与微幅信号识别能力，无损还原各类瞬态、高频动态信号细节。

2. 全量程自适应适配：四档程控增益±1V~±10V可调，覆盖微弱信号到工业标准信号，解决信号量程不匹配、分辨率不足难题。

3. 一体化多功能集成：集成双档激励、高速采集、DIO测控、滤波选配、双采集模式，单卡完成采集、供电、控制、预处理全流程，精简系统架构。

4. 高精度时序同步体系：外时钟+外触发+多卡同步三重机制，保障单设备多通道、多设备组网时序高度一致，满足高端同步测试需求。

5. 高速稳定传输，适配长时间测试：USB3.0超大带宽，杜绝高速大数据采集丢包延迟，支持长时间连续工况测试，稳定性远超常规USB采集设备。

6. 灵活可拓展、适配多场景：双采集模式、可选滤波、多卡级联、可编程DIO，兼顾科研精密测试与工业大规模在线监测，场景适配性极强。

六、方案总结

本款USB3.0高速数据采集卡，精准解决了传统采集设备高频采样不足、多通道不同步、信号适配性差、瞬态数据缺失、传输卡顿丢包、无法大规模拓展等核心行业痛点。凭借8通道5MHz同步采样、16位高精度分辨率、四档程控增益、28V/5V双激励输出、外时钟外触发同步、多卡级联拓展、预采集/定长双模式、8路可编程DIO、可选模拟滤波、USB3.0高速传输十大核心技术优势，构建了一套高速、精准、灵活、可拓展的高频动态信号测试体系，广泛适配振动冲击测试、电气高频检测、声学瞬态采集、设备标定、工业在线监测等各类高端测试场景，是高频动态测控领域的高性能优选解决方案。

信迈提供数据采集卡的OEM/ODM服务。