示波器是一种用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器,由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外,还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。
那么真的熟悉示波器吗?下面由西安安泰仪器维修中心网为大家分享有关示波器的专业常用术语:
1、带宽
指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7%时的频率值,即-3dB点(基于对数标度)。本规范指出示波器所能准确测量的频率范围。带宽决定示波器对信号的基本测量能力。
随着信号频率的增加,示波器对信号准确显示能力将下降。如果没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数具将被丢失。如果没有足够的带宽,得到的关于信号的所有特性、响铃和振鸣等都毫无意义。
5倍准则
5倍准则(示波器所需带宽=被测信号的频率成分Х5)使用5倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过±2%,一般已足够了。然而,随着信号频率的增加,这个经验准则已不再适用。带宽越高,再现的信号就越准确。
2、上升时间
在数字世界中,时间的测定至关重要。在测定数字信号时,如脉冲和阶跃波可能更需要对上升时间作性能上的考率。示波器必需要有足够长的上升时间,才能准确的捕获快速变换的信号细节。
示波器上升时间
示波器上升时间=被测信号的快上升时间+5上升时间描述示波器的有效频率范围,选择示波器上升时间的依据类似于带宽的选择依据。示波器的上升时间越快,对信号的快速变换的捕获也就越准确。
3、采样速率
采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内,采样输入信号的频率。表示为样点数每秒(S/S)。示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丢失的概率就越小。如果需要观测较长时间范围内的慢变信号,则小采样率就变得较为重要。
计算采样速率的方法取决于所测量的波形类型,以及示波器所采用的信号重构方式。为了准确的再现信号并避免混淆,奈奎斯特定理规定,信号的采样速率必需不小于其频率成分的两倍。
然而,这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度,而且从定义上看,低频干扰是不连续的,所以采用两倍于频率成分的采样速率是不够的。实际上,信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。
使用正弦差值法时
在使用正弦差值法时,为了准确再显信号,示波器的采样速率至少需为信号频率成分的2.5倍。使用线性插值法时,示波器的采样速率应至少是信号频率成分的10倍。
4、波形捕获速率
是指示波器采集波形的速度。所有的示波器都会闪烁。也就是说,示波器每秒钟以特定的次数捕获信号,在这些测量点之间将不在进行测量。这就是波形捕获速率,表示为波形数每秒(wfms/s)。
波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别,且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性,并能极大的增加示波器快速捕获瞬时的异常情况,如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。
5、记录长度
表示为构成一个完整波形记录的点数,决定了每个通道中所能捕获的数据量。由于示波器仅能存储有限数目的波形采样,波形的持续时间和示波器的采样速率成反比。
6、触发能力
示波器的触发功能在正确的信号位置点同步水平扫描,决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单脉冲波形。
7、有效比特
是示波器准确再现正弦信号波形的能力的度量。这个度量将示波器的实际错误同理论上理想的数字化仪进行比较。由于实际的误差数包括噪声和失真,所以必需指定信号的频率和幅度。
8、频率响应
仅仅采用带宽是不足以保证示波器准确捕获高频信号的。示波器设定的目标是一个特定类型的频率响应:大平坦包络时延(MFED)。此类型的频率响应用小的过冲和阻尼振荡,提供极好的脉冲逼真度。
由于数字示波器是由实际的放大器、衰减器、模数转换器(ADC)、连接器和继电器组成,MFED响应只是对目标值的一个逼近。不同厂家的产品的脉冲逼真度有着很大的不同。
9、垂直灵敏度
垂直灵敏度指示垂直放大器对弱信号的放大程度,通常用每刻度多少毫伏来表示。多用途示波器能检测出的小伏特数的典型值约为1mv每垂直显示屏刻度。
10、扫描速度
扫描速度表征轨迹扫过示波器显示屏的速度有多快,以便能够发现更细微的细节。示波器的扫描速度用时间(秒)/格表示。
11、增益精度
增益精度是表征垂直系统对信号的衰减或放大的准确程度,通常用多少百分比误差来表示。
12、水平准确度
水平或者时基准确度是指在水平系统中,显示信号的定时的准确度,通常用多少百分比误差来表示。
13、垂直分辨率
模数转换器的垂直分辨率,也就是数字示波器的垂直分辨率,是指示波器将输入电压转换为数字值的程度。垂直分辨率用比特数来度量。计算方法能提高有效的分辨率,例如高分辨率捕获模式。
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1、基本结构
①Y轴系统
由衰减器、放大器及延迟线等组成。其主要作用是放大被测信号电压使之达到适当的幅度,以驱动束作垂直偏转。
②X轴系统
由触发整形电路、扫描发生器及x轴放大器组成。其作用是产生扫描锯齿波并加以放大,驱动电子束进行水平方向扫描。触发整形电路则保证在荧光屏上显示的波形稳定,以利于对信号波形的观察。
③Z轴系统
由示波管、增辉电路、和校准信号发生器组成。示波管由电子枪、X轴偏转板、Y轴偏转板和荧光屏组成,其主要作用是将电信号转换成光信号,用于对被测信号波形的显示。增辉电路的作用是在信号扫描正程使光迹变亮,而在信号扫描回程使光迹消隐。电源电路将交流市电变换成多种高压和低压电源,以满足示波管及其他电路工作的需要。校准信号发生器提供幅度、周期都十分准确的方波信号用于校准的相关性能指标。
2、工作过程
被测信号电压经过示波器探头加到Y轴输入端,经过衰减、前置放大和倒相后,再经延迟线延迟和Y轴后置放大器放大,输出足够大的推挽信号加到示波管的垂直偏转板上,控制电子束作垂直方向的偏移。
为了能够稳定的显示波形,使每次扫描的起点都对应于被测量信号的同一相位点上,可将被测信号送至触发整形电路。触发整形电路在被测信号的某个电子和极性下被触发,输出触发脉冲去启动扫描发生器产生锯齿波电压,经过x轴放大器放大后成为推挽信号加至示波管的水平偏转板上,以控制电子束作水平方向的偏转(即扫描过程)。同时,扫描信号发生器还输出脉宽与扫描正程相等的增辉脉冲,并经过z轴系统加至示波管的栅极使显示的光迹增亮。
示波器是一种用途十分广泛的测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。因此示波器被誉为工程师的眼睛;那么示波器使用中常见的故障以及注意事项有哪些呢?下面分享示波器使用中的典型故障以及处理方法:
一、示波器故障造成的不开机
示波器内部有独立的电源模块为主板和各功能模块供电,故需着重关注用电安全。
使用中需注意的问题:
1、使用示波器原装电源线;
2、确认电网稳定。当电网中有大功率电器接入时,先关闭示波器,拔下电源线,待电网稳定后再使用;
3、开机时:先插上AC电源线,再按开机键开机;关机时:先按关机键关闭示波器,再拔掉AC电源线;
4、注意仪器使用环境,定期清理灰尘。
二、示波器烧通道/烧采集板
一般通道故障是由静电或接入过大信号造成的,严重的时候更会烧掉采集板和主控板。这种故障维修难度大、周期长、成本高,故使用中需特别注意:
1、严禁用手或身体其他部位碰触示波器通道接口,防止静电损伤;
2、使用前先估算信号幅度,使用合适衰减倍数的探头进行测试;
3、测试时先将探头接好,再通入信号;测试完毕后先断开测试信号,再取下探头。
三、示波器系统问题
类似计算机,示波器也有一套自己的操作系统来管理和控制硬件和软件资源。常见的示波器系统问题有系统崩溃,驱动程序丢失,数据丢失,磁盘/内存损坏等等。
使用中需注意的问题:
1、定期清理系统,进行全盘杀毒,备份系统;
2、不要对系统文件进行操作。对系统文件误操作可能会导致系统崩溃;
3、注意开关机顺序,禁止直接拔电源线。