13. diel - Urobte si prestávku na kávu a naučte sa, ako vrstviť meracie nástroje v osciloskopoch

Osciloskopy Teledyne LeCroy majú štyri odlišné sady meracích prístrojov, vrátane meracích gratikul (súradnicová sieť), kurzorov, parametrov a grafov.

Tieto nástroje sú navrhnuté tak, aby boli "vrstvené" na viacerých mriežkových osciloskopoch LeCroy s MAUI ®, takže každý príplatok prináša novú úroveň porozumenia a porozumenia charakteristikám signálu.

Dokonca aj na osciloskopoch, ktoré nemajú možnosť viacerých mriežok, ako je znázornené tu, možno na ďalší prehľad použiť niekoľko meracích prístrojov naraz. Prečítajte si ďalej a uistite sa, ako Vám môžu pomôcť nájsť abnormality priebehu a posúdiť ich frekvenciu v niekoľkých jednoduchých krokoch.

Obrázok 1: Viacnásobné mriežkové zobrazenie "vrstiev" meracích prístrojov na zistenie skrytej chyby.​

Najstarší z týchto nástrojov vyvinutý v pôvodných analógových osciloskopoch je použitie kalibračnej gratikuly. Väčšina gratikul osciloskopu má desať horizontálnych delení a osem vertikálnych delení. Počítaním počtu polí medzi vertikálnymi alebo horizontálnymi udalosťami na trasovaní a vynásobením príslušným faktorom stupnice môžete odhadnúť amplitúdu alebo trvanie medzi udalosťami.

Obrázok 2: Relatívny vertikálny kurzor označuje amplitudové úrovne dvoch horizontálnych čiar kurzora a zobrazuje ich v poli opisovača trasovania spolu s rozdielom amplitudy.

Kurzory sú pohyblivé vertikálne alebo horizontálne čiary premietané na mriežku, ktoré možno zarovnať s významnými prvkami stopy. Jednotlivé absolútne kurzory ukazujú hodnotu vertikálneho alebo horizontálneho bodu, v ktorom sú umiestnené. Duálne relatívne kurzory ukazujú hodnotu a rozdiel medzi dvoma bodmi, v ktorých sú umiestnené. Obrázok 2 znázorňuje príklad relatívneho vertikálneho merania amplitúdy hodín od píku k píku. Absolútna amplitúda každého kurzora vzhľadom na odsadenie stopy spolu s rozdielom medzi kurzormi sa zobrazí v poli popisovača trasovania, ako je znázornené v detailoch.

Na meranie časových charakteristík možno zabezpečiť pomocou relatívnych vertikálnych kurzorov tak, že sa umiestnia na dvoch bodoch jednej stopy alebo viacerých stôp, ako je znázornené na obrázku 3. Kurzory čítajú amplitudy na prechodoch kurzora a absolútny čas vzhľadom na čas spustenia. Amplitudové hodnoty sú v poli opisovača trasovania, zatiaľ čo časové hodnoty merajúce oneskorenie medzi týmito dvoma trasami sa zobrazujú pod časovým pásmom a aktivujú pole opisovača.

Obrázok 3: Relatívne vertikálne kurzory merajú časovanie medzi dvoma signálmi.​

Kurzory sú rýchlou metódou merania v rámci jednej akvizície, ale nie sú príliš presné. Ich presnosť závisí od umiestnenia čiar kurzoru na trasovaní.

Parametre automatického merania sú založené na štandardných definíciách výpočtu amplitúdy, šírky a ďalších typických meraní priebehov signálu. Vypočítajú sa z každého výskytu signálu pri jednej alebo viacerých akvizíciách až do miliónov meraní. Obrázok 4 znázorňuje šesť typických parametrov používaných na charakterizáciu pravouhlého signálu.

Obrázok 4: Šesť meracích parametrov so štatistikami používanými na charakterizáciu šírky modulovaného signálu.​

Na všetkých osciloskopoch Teledyne LeCroy s užívateľským prostredím MAUI sa pre každý parameter automaticky vypočítajú kľúčové štatistické hodnoty vrátane strednej, minimálnej, maximálnej a štandardnej odchýlky. Tieto štatistiky môžete zobraziť v tabuľke Merania, aby ste získali okamžitý a veľmi presný pohľad na to, ako sa tento parameter pohyboval v rozsahu mnohých akvizícií, na rozdiel od informácií z kurzora, ktorý vám ukáže len merania vykonané pri poslednej akvizícii. 

Teraz to začína byť zaujímavé – pozrite sa na štatistiku parametra P3, ktorý číta šírku stopy C1 na obrázku 4. Má priemernú hodnotu 190μs a rozsah hodnôt od 167ns do 240μs. Pod štatistikou parametrov je ikonový histogram nazývaný histikon, ktorý zobrazuje rozdelenie hodnôt parametrov. Histicon pre parameter P3 ukazuje, že prevažná časť nameraných hodnôt smeruje k hornému rozsahu, ale v blízkosti minimálnej hodnoty z ľavého rohu je malá odľahlá hodnota.  

Obrázok 5: Monitorovanie parametra šírky pomáha lokalizovať odľahčenejšiu hodnotu zobrazenú na histikóne P3.

Väčšina osciloskopov má schopnosť zobraziť namerané hodnoty buď v porovnaní s inštanciou merania, ktorá sa nazýva graf trendu, alebo v porovnaní s časom, ktorý sa nazýva graf stopy (Track). Na obrázku 5 bol nad získaným impulzným signálom položený graf stopy P3. Všimnite si prudký pokles v blízkosti nuly sekúnd. Toto je miesto miní, ktoré sa objavilo v histikóne, čo nám naznačovalo, že by sa mohlo objaviť niečo zaujímavé, keby sme sa na údaje pozerali iným spôsobom. Iba priblíženie poklesu v stope ukazuje, kde udalosť nastala v signáli.

Na niektorých osciloskopoch by sme mohli vygenerovať celý histogram parametra len dotykom na histikóne. Histogramy majú vlastné parametre merania a kurzory, ktoré poskytujú ďalší prehľad o štatistickom rozdelení, napríklad aká je minimálna / maximálna hodnota vyskytujúca sa v určitej priehradke histogramu alebo koľko meraní spadá do danej priehradky.

Obrázok 1 na začiatku príspevku ukazuje všetky tieto meracie nástroje "vrstvené" do viacerých mriežkových displejov kombinujúcich získaný priebeh, parametre merania so štatistikou a histikónom, stopu a histogram parametra šírky, ako aj priblíženie vystredené na udalosť minimom označeným na stopke signálu.

Približovanie signálu (vpravo hore obrázok 1) ukazuje úzku anomáliu, ktorá je široká len 166ns a inak je pomerne ľahké ju prehliadnuť. Histogram ukazuje, že 30 z nich sa vyskytlo v hodnotách nameranej šírky 770, takže vieme, že sa vyskytuje v asi 4% času. Pomocou kombinovaných meracích prístrojov sa v priebehu niekoľkých minút dozviete o prítomnosti úzkej anomálie, jej umiestnení a frekvencii výskytu.

[1] Take a Coffee Break and Learn How to "Layer" Measurement Tools
https://blog.teledynelecroy.com/2021/03/take-coffee-break-and-learn-how-to.html
[cit. 23.06.2021]

V tomto seriáli si nekladieme za cieľ posúdiť, ktorá značka je alebo nie je najlepšia. Chceme len upozorniť čitateľov na časté obmedzenia a úskaly, ktoré nemusia byť na prvý pohľad pri výbere osciloskopu pre vašu prácu zjavné. Chceme vám poskytnúť určitý pohľad pri výbere nového osciloskopu. Informácie, ktoré v seriáli uvádzame, vychádzajú z našich dlhoročných skúseností s osciloskopmi a predovšetkým s prístrojmi Teledyne LeCroy, z verejne dostupných informácií a technickej dokumentácie ostatných výrobcov. Aby sme sa nezaoberali touto problematikou len v teoretickej rovine, zameriame sa na technické parametre prístrojov a rôzne spôsoby merania.

Obsah tohto seriálu môžete tiež ovplyvniť! Privítame vaše pripomienky, návrhy tém, vaše skúsenosti, ktoré môžete poslať na e-mail bohumil.vitovec@blue-panther.cz.

Rovnako sa môžete ozvať, ak potrebujete radu na mieru!

Ďalši diel / Všetky diely