示波器的波形算法
1 背景我们在前两篇文章中介绍了示波器的波形抽取模式和内插模式，用户可以根据需要提高或者降低波形采样率，更好地还原信号。这篇文章我们将讨论示波器如何针对多次采集的波形通过适当算法产生新的波形，获得特别的应用价值。
提到波形算法，容易想到示波器里数学运算功能math 可以实现几十种的算法，完全满足应用需要，其中有个特色算法就是实时的FFT 算法，可以实时显示频谱，实现时域和频域联调的功能。该文谈的算法主要针对测试波形做相应的算法，提升波形质量，分为三种：OFF，ENVELOPE，AVERAGE。
2 几个概念
为了更直观的说明波形算法这个概念，首先贴出图1，从图中可以看到在数据采集通道中，内插模式、抽取模式以及波形算法是在同一数据处理通道上，从ADC 采集的数据经过内插模式或者抽取模式后，你可以根据测试需要选择合适的波形算法对多次采集的波形进行算法处理，内插模式和抽取模式可以与波形算法自由组合，选择比较灵活。本篇以4 种抽取模式与3 种波形算法的组合来主要说明波形算法的应用。
图1 R&S 示波器数据处理通路到这里，可能很多人会有疑惑：又是一个average，之前上一篇抽取模式短文里Hi-RESOLUTION 抽取模式里也采用了average，这两种处理方式同样是针对同一采集数据处理的，一前一后，有什么差异？笔者在第一次见到这个的时候，确实存在这样的疑问，后续将跟大家一起分享下这两个average 的同与不同。
在《示波器的抽取模式》一文中已说明抽取的四种模式分别为：SAMPLE，PEAK-DETECT，HI-RESOLUTION，RMS。本文所要介绍的波形
示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来
示波器的使用实验报告思考题 《示波器的使用》的评分标准和参考答案 注：思考题参考答案见附件 思考题参考答案 1、观察方波波形，如果扫描频率是方波的二倍看到什么图形？如果扫描频率是 方波的2/3看到什么图形？ 答：如果扫描频率是方波的二倍，那么看到的时半个方波，如果扫描频率是方波 的2/3则看到3/2个方波。 2、用李萨如图形测频率实验时，屏幕上图形在时刻转动，为什么？ 答：是x和y轴的信号不同步造成的，也就是两个信号的初相位不一致导致的。
3、如果示波器的扫描频率远大于或小于Y么波形？（试先从扫描频率等于正弦信号频率的2（或1/23（或 1/3）……倍考虑，然后推广到n（或1/n 答：如果示波器的扫描频率远大于Y2个、3个、 4个．．．nY轴正弦波信号的频率时，将看到1/2、1/3、1/4 4、如果示波器是好的，但当Y直亮线，试问，应调哪几个旋钮？ 答：证明xx输入信号，或者是否将扫描置于x-y档。 示波器的使用 【实验简介】 示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程
转换成在屏幕上看得见的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进行电子测量的前提。 第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。 Karl Ferdinand Braun生平简介 1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun于1897年发明世界上第一 台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT为布朗管(Braun Tube)。 【实验目的】 图8-1 Karl Ferdinand Braun
一仪器的原理及结构 1．示波器 示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等，数字示波器还可以测量信号的频谱特性。实验室拥有的主要是模拟示波器，数字示波器虽有自动测试功能，给操作带来方便，但显示的波形是量化的不够细腻，观察波形没有模拟示波器清晰，特别是观察含有干扰信号的波形时有一定的困难。模拟示波器的组成包括示波管、水平/垂直部分、触发部分及电源等组成。 （1）电子示波管 如图1所示，主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括Y轴偏转板和X轴偏转板两部分，偏转板上电压形成的电场力将电子枪图 1 示波管结构图 发射出来的电子束，按照偏转板上电压的大小作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏，当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时，荧光屏被击中的点上会发光，显示出曲线或波形。 （2）水平/垂直部分 示波器的水平部分产生扫描电压，使电子在水平方向上偏转，形成时间轴；垂直部分处理被测信号，在荧光屏上还原出被测信号的电压波形。 （3）示波器的使用 ①寻找扫描光迹，将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：适当调节亮度旋钮；触发方式开关置“自动”；适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。 ②双踪示波器一般有五种工作方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一
数字示波器及其简单原理图 数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。 数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。
Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍
该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。 荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。 操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。 开机后，荧光屏显示如下： 测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。 输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)；部分数字示波器则没有ＧＮＤ耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现ＧＮＤ耦合（用来确定零电平线）的功能。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观
高速信号在提升电子设备性能的的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，如激光脉冲或亚稳定性，低占空比雷达脉冲等等。这些事件很难识别和检定，要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对示波器性能提出了极高的要求。在过去，要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍：所有示波器的存储长度都是有限的；在示波器中，采样率×采集时间＝采集内存，以使用示波器的所有采集内存为例，采样率越高，则数据采集的时间窗口越小；另一方面，若需要加长采集时间窗口，则需要以降低水平分辨率(降低采样率)为代价。 当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量，其中包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。 对于这两个关键问题，泰克的高性能示波器采用FastFrame分段存储技术，改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。 本文将分别介绍传统方法和FastFrame分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，从而分析FastFrame分段存储技术在实际测试带来好处。 1. 传统测试方法 传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号，通常利用数字示波器。为了提高测试精度，通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。通常在高采样率的支持下，可以看到大部分波形细节，见图1。 但是，如果想查看多个连续脉冲，那么必须提高采集的时间窗口。要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内，很多时候必须通过降低采样率来达到。显而易见地，降低采样率本身会降低水平分辨率，使得时间测试精度大大下降。当然，用户也可以扩展示波器的存储器的长度，在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，高速采集存储器仍是一种昂贵的资源，而且很难判断多少存储容量才足够。即使拥有被认为很长的存储器长度，但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。 图2是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。从图2中可以看出，时间窗口扩展了10倍，可以捕获更多的间歇性脉冲。其实现方式：通常是提高采集数据的时间长度，并提高记录长度，同时保持采样率不变。这种采集方法带来了以下这些缺点： 1.更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。 2.更大的采集数据影响着I/O传送速率。 3.更高的记录长度提高了用户承担的成本。 4.由于示波器要处理更多的信息，因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了，导致更新速率下降。 考虑到这些矛盾，必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡，并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
示波器的平均值参数、参数的统计平均值及波形平均算法 ——兼答“一周一问”之No.006问 文档编号：HWTT0065
示波器的平均值参数、参数的统计平均值及波形平均算法 ——兼答“一周一问”之No.006问 汪进进，王雨森 深圳市鼎阳科技有限公司 N0.006问：平均值的物理意义及其和FFT的关系 今天问个简单的问题： 示波器测量参数的平均值算法的物理意义是什么？平均值是否等于FFT的直流（0Hz）的大小？ -------------------------------------- 这个问题很简单，简单得都没人想理会。但是就看这三个回答还是能撩人兴致的，看了后甚至有一下子被蒙住了的感觉。 回答1： 大海象 平均值对于周期信号来说，是直流分量，其等于0hz fft，但是对于非周期信号来说，平均值不等于0hz大小，物理意义上为积分
"平均值对于周期信号来说，是直流分量，其等于0hz fft，但是对于非周期信号来说，平均值不等于0hz大小。" 这个回答是对的，但为什么平均值在物理意义上是积分呢? 积分的物理意义又是什么？我不理解这后半句哦。 回答2： d.sen 示波器测量参数的平均值指的是正弦交流电全波整流并完全滤波后的电压。对正弦波而言，平均值的意义就是全波整流后，频域上的直流分量。 这里面正弦波理解为周期性信号，所以平均值就是直流分量。结论和第1个回答是一致的。 回答2： 叶叶 平均值在数学上是微分方程在一个周期内的平均值一样的算法，这个微分方程就是我们所测的波形，物理意义并不是0Hz的大小，而是要算出包含所有的高频分量后的数学平均值。 这个说法看不太懂了，跪求大师给出详细解释哦。 当我启动了伟大的搜索引擎搜索"平均值"三个字之后，得知“平均值”是初二数学上的
示波器C S V波形数据导入M精编b进行 F F T分析 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
示波器CSV波形数据导入Matlab进行FFT分析 1，将CSV文件拖到workspace窗口，弹出的Import Wizard窗口中，点选“Next”，新窗口中选第二项“Create vectors from each column using column names”，点“Finish”。这时workspace出现2个向量“Volt”和“Second”。 说明：若此时选中“Volt”，右上角的绘图命令变成可选，点“plot(Volt)”则出现如图： 图中横坐标600表示示波器共记录了600个点，纵坐标为示波器的屏幕显示值（未乘探头倍率），因此问题在于改变横坐标为真实时间，改变纵坐标为真实值。结合示波器示数（可另存为图片格式备用）。 下面的步骤即是以Volt替换mdl文件生成的变量u，以便于使用mdl中的powergui的FFT工具进行分析。注意示波器采样点数600应与真实时间对应，并取时间上的600个时间点。纵坐标表示电压幅值，要显示为真实值时，则要考虑示波器探头倍率或示波器内部是否对采样波形进行了衰减，在程序中应予以对应。 具体可将波形在示波器上保存为wfm格式，实验结束后用示波器调出波形，调速为合适波形后，保持窗口不变，分别另存为图片格式和CSV数据格
式，将CSV数据导入Matlab后，plot出来的图形与上述图片格式相对照，可知是否为真实时间与幅值。 可见，横坐标为120ms，纵坐标为10倍衰减后的值，在编程中应有相应体现。 2，打开，并运行仿真，完成后wordspace出现新的变量“u”和“tout”； Mdl文件中scope的设置已设置为保存波形名称为u，Structure with time格式，不限制最后5000个点。 由于powergui自带的FFT功能只能对该mdl文件中的scope保存的变量u 进行分析，以下考虑将u中的数据替换为示波器保存的数据，注意横坐标真实时间点数0~，（间隔包含两端共计600个点）与采样点数600相对应。 3，打开，并运行该文件，完成后出现FFT窗口如图：
竭诚为您提供优质文档/双击可除用示波器测量相位差实验报告 篇一：示波器的使用及测量相位差 示波器的使用及测量相位差 摘要：示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号输入和放大系统、同步系 统以及电源五部分组成。用示波器可以观察电信号波形以及测量电压、频率和相位差等。本文就是主要介绍如何利用示波器测量两个正弦电压的相位差，主要采用李萨如图形法和双踪法。 关键词：示波器测量相位差李萨如图法双踪法实验目的： 1.了解示波器的结构和原理。 2.掌握示波器各旋钮、按钮、按键的作用和使用方法。 3.学会用示波器采用李萨如图法和示踪法测量相位差。 4.能对实验结果进行分析，比较各种测量方法的优缺点，对实验数据进行不确定度处理，写出合格的实验报告。 实验原理：示波器的工作原理：示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号
输入和放大系统、同步系统以及电源五部分组成。示波器内有电子枪，电子枪发射电子束经Y轴偏转板或x轴偏转板会发生偏转，从而打在荧屏上。人们可以根据显示在荧屏上波的形状、幅度来判断信号源的电压、频率等的大小。用示波器测量相位差的原理：（1）用李萨如图法测量。使示波器工作在x-Y方式，分别把两个信号输入到x偏转板和Y偏转板，然后移相，则得到如图所示的李萨如图（1）.从示波器屏幕上读出A和b的值（格数），则信号的相位差为 (2)双踪法。使示波器工作在扫描工作方式，选择交替显示，调节两条扫描线重合。把两待测信号通过示波器的两个输入通道输入，得到如上图（2）图所示，读出一个信号周期T所占的格数n(T)及?t的对应格数n(?t),则相位差?? 2?n(?t) n(T) 实验内容与步骤：（一）测量正弦电压的电压和频率、周期 （1）首先将示波器的各个旋钮的功能和用法弄清楚。（2）第二，将示波器的各个旋钮调到实验所需的正常状态，然后使之处于工作 状态。（3）第三，用信号发生器作为信号源，调节输出电压峰峰值为2V,频率为10khZ，
检查波形的频率成分能够揭示出在普通的示波器图形中难以察觉的重要信息。例如，在标准的波形图上（图1）可能看不出波形的失真或对称性方面的问题。但是只要看一下波形的频率成分（图2）那些问题就很明显了。 在过去，观察波形的频率成分需要 有频谱分析仪，还要掌握仪器的使用技 能。现在，对于深入的频率分析依然需 要这样。但是，很多基本的频率分析可 以用泰克公司TDS3000这样的数字荧 光示波器（DPO）来做。 为了能够观察波形的频率成分，泰 克TDS3000系列具有模块化的FFT（傅 立叶变换）能力。FFT实际上显示的是 波形的频率成分。这本应用笔记将介绍 TDS3000系列FFT频率图的基本知识， 频率图的含义和使用方法。 波形的基本构成 要了解FFT频率图，就要首先了解 波形及其基本构成。波形又区分为周期 性波形和非周期性波形。为了简单起
见，我们先从周期性波形开始。 周期性波形基础。周期性波形是按照一定的时间间隔或周期多次重复出现的波形。正弦波、方波和三角波都是常见的周期性波形。 按照傅立叶的理论，所有的周期性波形都是由一组特定的正弦波组成的。其中的基本正弦波也叫基波，其频率与该波形的频率相同。例如，1千赫兹方波的基本正弦波的频率也是1千赫兹。同样，1千赫兹三角波的基本正弦波的频率也是1千赫兹。从本质上说，基波是波形中最重要的频率成分，它决定了波形的频率或重复周期。 在所有的非正弦周期性波形中，与基本成分同时存在的还有谐波。谐波是频率为基波频率整倍数的正弦波。例如，1千赫兹方波的三次谐波是3千赫兹的正弦波，而五次谐波为5千赫兹的正弦波，依此类推直至无限。 除了具有特定的频率之外，周期性 波形的基波和谐波还具有特定的振幅 和相位关系。通过这些关系将基波和谐 波叠加在一起，就形成了特定的波形。 这一点在图3中有进一步的说明，图中 显示了一个方波的前五个频率成分相 加在一起。 注意图3中合成的波形并不是一个 准确的方波。这是由于所加入的谐波还 不够多。若再加入更高次的谐波，所得 波形的过渡会更陡峭波角更直，波顶和 波底则更平坦。 从理论上说，需要所有的谐波（直 到无限次）才能形成一个理想的方波或 者任何其他的非正弦波形。但实际上一 切波形的带宽都是有限的，也就是说，
示波器测量汽?LIN总线信号及波形分析 汽??络通信中除了CAN的通信?式外，还有另外?种低成本通信?式——LIN系统。它的英?是“Local Interconnect Network”，LIN总线基于UART/SCI（通?异步收发器/串?接?）的串?通信协议，主要?于智能传感器和执?器的串?通信，?上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。LIN特点是?作主从控制系统，?个主控系统可以带最多16个?系统，并且?系统只具备与主系统通信的功能，各个?系统之间?法通信，也不能与LIN?络之外的系统模块进?通信。 LIN?般应?于??控制系统，?如福特蒙迪欧致胜和克鲁兹的??电动玻璃控制系统就采?LIN控制。 我们这?以测量奥迪汽?LIN总线控制的?刷电机为例。 连接?条BNC转?蕉头线到示波器的通道?上。连接?根刺针到红??蕉头，刺?到?辆上的插头??的LIN总线数据信号端?上。
?蕉头的??接头接?个鳄?夹到蓄电池负极或良好的底盘接地上。 由于LIN总线?般最?值在12V左右，因此可以设置示波器的垂直档位为2V/div，时基可以设置为500μs左右。然后打开示波器的解码菜单，进?LIN总线配置，选择与被测信号相匹配的波特率。调节总线阈值电平到波形显示范围内，就可以看到解码数据了。可以将触发?式改为总线解码触发，设置合适的帧ID来稳定波形。 如下图就是奥迪汽??刷电机LIN总线控制信号。
LIN总线波形是?个?波，代表着串?数据流?的?进制状态。所?的波形应该没有明显的变形和噪??刺。解码数据包以?六进制显示总线活动时的实时数据内容。“帧ID”显示颜?为??，上图中即是23，“数据”显示颜?为??，“校验和”显示颜?为绿?，如果校验和错误，以红?“E”显示。 如果?信息发送到LIN数据总线上（总线空闲）或者发送到LIN数据总线上的是?个隐性位，LIN总线信号上的最?值即隐性电平。 当传输显性位时，发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地。表现为LIN总线信号上的最?值，即显性电平。 LIN总线的信息格式由起始报?（信息标题）和应答（回应/信息内 容）两部分组成。
示波器C S V波形数据导入 M a t l a b进行F F T分析(总1 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
示波器CSV波形数据导入Matlab进行FFT分析 1，将CSV文件拖到workspace窗口，弹出的Import Wizard窗口中，点选“Next”，新窗口中选第二项“Create vectors from each column using column names”，点“Finish”。这时workspace出现2个向量“Volt”和“Second”。 说明：若此时选中“Volt”，右上角的绘图命令变成可选，点“plot(Volt)”则出现如图： 图中横坐标600表示示波器共记录了600个点，纵坐标为示波器的屏幕显示值（未乘探头倍率），因此问题在于改变横坐标为真实时间，改变纵坐标为真实值。结合示波器示数（可另存为图片格式备用）。 下面的步骤即是以Volt替换mdl文件生成的变量u，以便于使用mdl中的powergui的FFT工具进行分析。注意示波器采样点数600应与真实时间对应，并取时间上的600个时间点。纵坐标表示电压幅值，要显示为真实值时，则要考虑示波器探头倍率或示波器内部是否对采样波形进行了衰减，在程序中应予以对应。 具体可将波形在示波器上保存为wfm格式，实验结束后用示波器调出波形，调速为合适波形后，保持窗口不变，分别另存为图片格式和CSV数据格式，将CSV数据导入Matlab后，plot出来的图形与上述图片格式相对照，可知是否为真实时间与幅值。 可见，横坐标为120ms，纵坐标为10倍衰减后的值，在编程中应有相应体现。 2，打开forFFT.mdl，并运行仿真，完成后wordspace出现新的变量“u”和“tout”； Mdl文件中scope的设置已设置为保存波形名称为u，Structure with time格式，不限制最后5000个点。 由于powergui自带的FFT功能只能对该mdl文件中的scope保存的变量u 进行分析，以下考虑将u中的数据替换为示波器保存的数据，注意横坐标真实时间点数0~0.1198s，（间隔0.0002s包含两端共计600个点）与采样点数600相对应。 3，打开forFFT.m，并运行该文件，完成后出现FFT窗口如图： 4，选择要分析的波形的周期数（这里的周期数并不一定是标准意义上的同期），选择要显示的频谱展示范围，点“Display”；如果报错如图则原因是所要分析的波形周期数过大，而所需分析的波形频率设置过小，这两个值为反比关系。如图我的波形真实值是33.3Hz，所以Fundamental frequency应设置为33.3，如果出现以上报错，则应减小Number of cycles设置值。本次实验减小为3后，不再报错。理论上分析的周期数越大越准确。 其中，THD值描述波形的正弦化，该值越小则表示波形越接近正弦波，即波形的谐波含量越小。 5，想要对该结果进行进一步修改调速，则可以点击View->Property Editor进行调速，如改变横纵坐标名称、显示范围等。不需要调速则略过此步。 6，菜单栏中，点Edit->Copy Figure后，即可在word中进行粘贴。
用示波器测量汽车油门踏板传感器 信号及波形分析 汽车的加速踏板位置传感器将踏板踩下的量（角度）转换 成电压信号，从而向发动机控制单元提供加速踏板实际开 启角度的信号。 其工作原理，是发动机控制单元供给加速踏板位置传感器 5V电压，传感器向发动机控制单元发出两路反映加速踏板位置的电压信号。在发动机启动时，加速路板未被踏下或 轻踏时，节气门在预设程序的控制下开启到一个固定位置，即发动机控制单元根据此信号进行启动控制。加速踏板位 置传感器共有两个类型：线性型的和霍尔元件型。 新型的发动机电控系统越来越多地采用全电子节气门，配 合全电子节气门需要有加速踏板位置传感器，通过这个传 感器把驾驶员的操作变成电压信号，此电压信号送给发动 机电脑后，发动机电脑输出驱动节气门电机工作的信号， 最终实现对发动机功率的控制。
加速踏板位置传感器设计在发动机室，由一根拉索连接到加速踏板处。该传感器内部由两个电位计组成，这两个电位计输出两路信号，这两路信号同时送入发动机电脑。发动机电脑同时监控这两个电压信号，如果这两个电压信号表达的节气门开度一致，则执行命令；如果不一致，则保护性地限制发动机加速。 我们来看下如何用示波器测量汽车油门踏板传感器信号： 连接一根BNC转香蕉头线到示波器的通道一上。连接一个黑色鳄鱼夹到测试线的黑色接头(负极)上，并将它连接到适当的接地点上。在正极上连接上一根刺针，刺入加速踏板传感器插头里的其中一条电位计连接线。
连接一根BNC转香蕉头线到示波器的通道二上。在正极上连接上一根刺针，刺入加速踏板传感器插头里另一条电位计连接线。如果有适当的汽车引出线，可用它来代替刺入的方法。 连接好后设置示波器通道一二的通道衰减比为1X，垂直档位为1V或者500mV，如果示波器有高低通功能，可以开启低通30KHz，时基打到500ms即可。有的示波器有内置汽车包软件，可以一键设置。
更好的观察波形，揭秘示波器四大捕获方式 通常我们在Auto Setup 之后，波形就会出现在屏幕上，然后就可以进行测量分析了，但Auto Setup 并不能保证信号被高保真的捕获，高保真捕获信号是第一要素，否则后续的测量分析都没有意义了，那么我们如何才能更好的观 察波形呢，看完本文你就知道了。如何更好的观察波形，本质上就是对感兴趣 的点进行重点测量、分析，如何高保真的捕获波形，就要从示波器处理信号的 过程开始说起。信号经过示波器前端电路处理之后，来到ADC 进行模数转换，接下来便要进行信号的重构还原了，这里也就是本文的重点了，示波器的捕获 模式。一般有四种捕获方式，不同的捕获方式，适用于观察不同的信号。接下来，就示波器对采样点的处理方式，也就是示波器的捕获模式跟大家做一个简 要的介绍。标准捕获模式首先介绍的是标准捕获模式，在该模式下，示波器会对采集到的信号进行等间隔采样。标准捕获的工作模式也最大程度的保证了信号最原始的状态，对于大多数波形来说，使用该模式可产生最佳的显示效果，以下是ZDS2000 系列示波器默认捕获模式。峰值捕获模式接下来就是峰值捕获模式，看着名字就知道是什么意思了，就是采集一个采样间隔信号中的 最大值和最小值。在该模式下，可有效观察到偶尔发生的窄脉宽，在捕获高频率的毛刺方面非常实用，可获取信号的包络或可能丢失的窄脉冲，使用峰值 捕获模式会使波形显示的噪声比较明显。平均捕获模式第三个就是平均捕获模式了，这个名字也非常容易理解，就是采集N 屏信号，将它们在触发位置对其，然后做平均运算。使用平均捕获模式，在减小噪声同时保持了原有的带宽，将噪声滤除有利于对信号进行测量。适用于观测周期性重复信号，其滤波 效果提升了示波器的垂直分辨率。值得一提的是，平均捕获特别适合执行谐波 分析或电源质量分析。高分辨率捕获模式最后就是高分辨率捕获模式，打个
示波器测量波形浅析 【摘要】用示波器的AC与DC档测量同一个波形，观察到不同的现象：一个观察到尖脉冲，另一个观察到脉冲方波，可见采用不同的耦合方式会影响到波形的测量结果。 【关键词】耦合方式；交流耦合；直流耦合 一、引言 现代科技的进步，为电路波形的测量与观察提供了先进的手段，用示波器对波形测量便是众多科技手段之一，它精确而又直观的测量为查找电路故障与电路的分析提供了强有力的保证。 进行波形测量时，我们通常是利用示波器的探头将信号连接到示波器的输入端子，数字示波器菜单上有三个选择：DC、AC与GND。通常来说，当你要观察的波形是含有直流的信号，或是频率极低的信号，这个开关应当置于“直流”位置，有DC标记；当你要观察的波形是交流信号，或是要观察信号中的交流分量，这个开关应当置于“交流”位置，有AC标记；当你不想让接在输入端子上的信号进入，就将这个开关置于“接地”位置，这在双输入端子的示波器上用得较多。 图1是示波器内部结构示意图，左上部分给出了耦合方式的选择示意图。 二、不同耦合方式下的波形 现在，我们从信号发生器送出一个小于10Hz的极低频矩形波连接到数字示波器的CH1、CH2端子，同时观察不同耦合方式下的波形。其中CH1端子选择DC方式，而CH2端子选择AC方式，得到如图2所示的波形对比。 可以观察到波形出现了很大的区别：AC耦合方式下得到一个正负相间的尖脉冲，而DC模式下依然是一个理想的矩形波；现在我们把信号发生器的矩形波频率改为6.4KHz，再重复前面的测量过程，可这次我们观察到两个端子的波形是相同的。是什么样的原因导致了这种区别？ 三、示波器的频率响应 为何会出这两种完全不同的结果？这种现象与电路的结构与相关参数的大小有什么样的关系？看下面电路结构，AC耦合方式就相当于串联了一个电容，如图4所示。给示波器输入一个脉冲宽度为tw的方波脉冲信号。 1.低频信号输入（tw >>RC） 开始，输入电压由0突变成Vm时，这一瞬间C上还来不及累积电荷，因
示波器测量的一个常见小问题——不良接地时的电源 嘉兆科技 示波器操作人员有时会发现这样一个现象：使用探头探测信号时，被测信号上下跳动，波形不正常，如果使用余晖显示，则波形糊成一团，如下图所示： 通常这种情况下，测试人员会怀疑是触发的问题，但当上下调节触发电平时，波形位置会随着触发电平的变化：如触发电平调高，则波形的位置上升，触发电平调低，波形位置又降低，如下图所示：
如果您在工作中也发现类似现象，则很大的可能是：您的测试存在接地不良的情况。更准确地说是：您测试系统的信号回流路径过长。 我们都知道，从信号发送器流出的信号，都会最终流回发送器。单端信号的“地”是信号的回流路径；而差分信号的回流路径比较复杂一些，差分对的正负端是依靠公共的参考来回流的。所以在测试中，如果单端探头的地线没有有效连接；或差分探头的正负端中的任何一端没有有效连接，以及示波器的参考“地”没有能和被测件的地连接，则通过探头馈入示波器的信号就无法通过正常的路径回流，而必须经过供电设备（如开关电源、电力网络等）回流，因而受到供电设备的影响，从而可能出现上面几幅图的情况。 在上图的例子中，当我们把时基增大到10mS/div的时候，看到如下图形，发现信号有明显的周期性，简单地使用光标测量，发现周期为20ms左右，则可以大致确定信号受到了工频的干扰。在一些复杂干扰的实例中，测试人员可以使用示波器的FFT工具来查找干扰的来源，以确定是否是接地不良带来的工频干扰或开关电源干扰。 发现问题以后，重新接好地线，波形恢复正常，原来这是一个10MHz左右的时钟信号。问题解决，如下图所示：
小结：这是一个测试中常见的小问题，有经验的工程师都可以很容易地解决。就这个小问题，测试人员可以注意以下细节： ?使用探头测试时，一定要注意信号回流路径，如果发现波形上下跳动，就需要考虑接是否是接地线异常；?信号回流路径尽可能短；或者如果考虑地线和信号线形成的一个闭合面，这个面的面积需要尽可能小； ?测试准备工作中，单端探头测试时可以使用接地线（带鳄鱼夹或香蕉头的导线）将被测信号的参考点与示波器的外壳（也就是示波器的“地”）连接起来；差分探头测试时应该将示波器和被测设备共地。如果示波器和被测设备使用同一个接地良好的电源插线板，则这一步一般可以省去。浮地测试等情况比较复杂，应具体情况具体分析； ?地线未能可靠连接或差分探头一端悬空的情况在高压、浮地测试中十分危险，应严格避免。即使在普通差分信号的测试中，如果差分探头一端悬空，当被测信号的差模电压+共模电压超过了差分探头的差模测试范围，也可能损坏探头；
示波器波形分析法——案例剖析 摘要：介绍了利用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号波形分析，检修大修后大众捷达王发动机起动困难、无怠速故障的过程和方法。 前言:现在，汽车维修技术的科技含量已越来越高，从最开始的专用点火示波器和美国进口的福禄克98(约2万左右人民币）到现在的平板解码仪和功能更加完善的汽车专用示波器及红外测温仪、发动机内窥镜……处处体现着现代汽车维修对诊断设备和电子测量仪器的依赖程度越来越高。汽车维修已不再是简单的零件修复，而是需要通过对发动机传感器、执行器的数据流以及波形的分析，准确无误地诊断出故障所在。本文以一款大众捷达王轿车在大修后发动机起动困难的故障为例，介绍利用示波器波形法检修故障的过程和方法，供维修朋友们参考。 故障现象描述：一辆大众捷达王轿车因发动机烧机油进厂大修，完工后，起动困难，但发动机无故障代码。 基本分析与检测：发动机起动困难，说明发动机电路、油路、气路和机械装配基本正常；无故障代码，说明电脑控制单元没有故障代码存储，即各主要传感器、执行器和ECU工作基本正常。本着先易后难的维修原则，做以下基本参数测试： 1、发动机基本工作条件检查 (1)高压“跳火”试验。分别拔出1、2缸高压线，进行高压“跳火”试验，观察到火花呈蓝白色，基本正常； (2)触摸各喷油器，都有震动感，基本正常(由于冷车起动过程中喷油脉宽变化达50mS-3mS，因此，不宜以喷油脉宽判别此类故障)； （3）用解码仪读取点火提前角，显示点火提前角在8°左右，属正常范围； （4）检测各缸缸压，缸压接近0.9Mpa，正常； (5）读取起动过程中的空气流量数据流，空气流量值为3．19/s，属正常范围； (6)检测燃油压力，约270Kpa，正常。 基本分析：由以上检测可见，发动机的基本工作条件已经具备，但为什么会出现发动机起动困难、无怠速故障呢?我们都知道电控发动机ECU是利用曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等来检测曲轴和凸轮轴的位置，以确定正确的喷油时刻和点火时刻。曲轴位置传感器信号和凸轮轴位置传感器信号，对于发动机的
实验简介 示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转,显示随时间变化的电信号的一种观测仪器。它不仅可以定性观察电路(或元件)的动态过程，而且还可以定量测量各种电学量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。还可以用作其他显示设备，如晶体管特性曲线、雷达信号等。配上各种传感器，还可以用于各种非电量测量，如压力、声光信号、生物体的物理量(心电、脑电、血压)等。自1931年美国研制出第一台示波器至今已有70年，它在各个研究领域都取得了广泛的应用，示波器本身也发展成为多种类型，如慢扫描示波器、各种频率范围的示波器、取样示波器、记忆示波器等，已成为科学研究、实验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最常用的仪器。 实验原理 示波器的基本结构 示波器的结构如图1所示，由示波管(又称阴极射线管)、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。 图1 示波器的结构图 为了适应多种量程，对于不同大小的信号，经衰减器分压后，得到大小相同的信号，经过放大器后产生大约20V左右电压送至示波管的偏转板。 示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被
封装在高真空的玻璃管内，结构如图2所示。电子枪是示波管的核心部分，由阴极、栅极和阳极组成。 图2 示波管的结构 (1)阴极――阴极射线源：由灯丝(F)和阴极(K)构成，阴极表面涂有脱出功较低的钡、锶氧化物。灯丝通电后，阴极被加热，大量的电子从阴极表面逸出，在真空中自由运动从而实现电子发射。 (2)栅极――辉度控制：由第一栅极G1( 又称控制极)和第二栅极G2(又称加速极)构成。栅极是由一个顶部有小孔的金属圆筒，它的电极低于阴极，具有反推电子作用，只有少量的电子能通过栅极。调节栅极电压可控制通过栅极的电子束强弱，从而实现辉度调节。在G1的控制下，只有少量电子通过栅极，G2与A2相连，所加相位比A1高，G2的正电位对阴极发射的电子奔向荧光屏起加速作用。 (3)第一阳极――聚焦：第一阳极(A1)程圆柱形(或圆形)，有好几个间壁，第一阳极上加有几百伏的电压，形成一个聚焦的电场。当电子束通过此聚焦电场时，在电场力的作用下，电子汇合于一点，结果在荧光屏上得到一个又小又亮的光电，调节加在A1上的电压可达到聚焦的目的。 (4)第二阳极――电子的加速：第二阳极(A2)上加有1000V以上的电压。聚焦后的电子经过这个高电压场的加速获得足够的能量，使其成为一束高速的电子流。这些能量很大的电子打在荧光屏上可引起荧光物质发光。能量越大就越亮，但不能太大，否则将因发光强度过大导致烧坏荧光屏。一般来说，A2上的电压在1500V左右即可。
3.1 波形显示原理 示波器是电子示波器的简称，是一种用途极为广泛的电子测量仪器。它的基本原理是利用电子束轰击阴极射线管（CRT），并使它发光来产生肉眼可见的光点。我们知道，电子学中的信号大都是时间的变量，信号随时间的变化可用函数f(t)来描述。在示波器上，如果用X轴代表时间，用Y轴代表f(t)，来描绘出被测信号随时间的变化规律，就把我们肉眼看不见的，非常抽象的电信号变化过程，转换为肉眼可以直接观看的波形，在荧光屏上显示出来，从而可以对电信号进行分析并测量其参数。示波器可以测量很多电参数，如电压、电流、功率、频率、周期、相位、脉冲宽度、脉冲上升及下降时间等。如果配上相应的传感器，还可以用来测量温度、压力、振动、密度、声、光、热、磁效应等非电量。因而示波器在各个领域中得到了越来越多的应用。 示波器对电信号的分析是按时域法进行的，研究信号的瞬间幅度与时间的函数关系，因此有捕获、显示及分析时域波形的功能。作为实验室常用的电子测量仪器，它具有下述特点： ①具有良好的直观性，能显示波形，能测信号瞬时值。 ②灵敏度高，显示速度快，工作频带宽，可方便观察瞬变信号细节。 ③输入阻抗高（MΩ级），对被测电路影响小，这对测量精度是很重要的。 ④是一种信号比较器，可显示、分析任意两个量之间的函数关系。 无论现在和将来，电子示波器都是一种不可缺少的电子测量仪器，它正向自动化、智能化方向发展。 3．1．1 波形显示原理 1．示波管工作原理： 电子示波器的心脏是示波管，又称阴极射线管（CRT），它是一种特殊的电子管，是能够把电信号转换为光信号的显示器件，因此是示波器能观测电信号波形的关键器件。示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，它的基本结构如图2－1所示。 图3-1：示波管的基本原理图 电子枪的作用是产生极细的高速电子束，轰击荧光屏产生光点。目前绝大多数示波管采用无阳极电流型电子枪，它由灯丝（F）、阴极（K）、控制栅极（G）、第一阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。除灯丝电极外，其余电极的结构均为金属圆筒形，且所有电极的轴心都保持在同一条轴线上。从电子枪射出的电子束，若不受电场的作用，则将沿直线前进在荧光屏上显示出静止光点；如果电子束受到垂直方向的电场作用，则其运动方向就会在垂直方向偏离中心轴线，即光屏上的光点位置就会在垂直方向产生位移。如电子束受到水平方向的电场作用，则其运动方向就会在水平方向偏离中心轴线，即荧光屏上的光点位置就会在水平方向产生位移。示波管第二阳极和荧光屏之间由两对互相垂直的偏转板X和Y组成静电偏转系统，分别称为水平偏转板和垂直偏转板；在每对偏转板上加上适当电压，分别控制电子束在水平方向和垂直方向的位移，根据运动的合成法则，两对偏转板共同配合，就决定了任一