، تهران , (اخبار رسمی): گاهی اوقات یادآوری برخی از قوانین بسیار ساده که می‌توانند دقت اندازه‌گیری‌های شما را بهبود بخشند، بی فایده نیست. در این گزارش که به تلاش تیم تحقیقاتی تکترونیکس گردآوری شده است، چند ایده خوب برای استفاده دقیق تر از اسیلوسکوپ به شما آموزش می دهیم.
چگونه با اسیلوسکوپ اندازه گیری های بهتری انجام دهیم؟
اسیلوسکوپ ها روز به روز بهتر و بهتر می شوند. پهنای باند بالاتر، وضوح عمودی بهتر، و حافظه های طولانی تر. با تمام این قابلیت‌های آنالیز پیشرفته، گاهی اوقات یادآوری برخی از قوانین بسیار ساده که می‌توانند دقت اندازه‌گیری‌های شما را بهبود بخشند، بی فایده نیست. در این گزارش که به تلاش تیم تحقیقاتی تکترونیکس گردآوری شده است، چند ایده خوب به شما آموزش می دهیم.
از محدوده دینامیکی کامل قسمت جلویی ساز خود استفاده کنید
ابزارهای دیجیتال سیگنال های ورودی خود را به مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) تغذیه می کنند. محدوده دینامیکی ADC به تعداد بیت های وضوح آن مربوط می شود. دستگاه با استفاده از تضعیف کننده ها یا تقویت کننده ها، سیگنال ورودی را با محدوده ولتاژ ورودی ADC مطابقت می دهد. اگر ورودی به ADC کمتر از محدوده ورودی آن باشد، کل محدوده دینامیکی ADC را کاهش می دهد. این می تواند زمانی اتفاق بیفتد که کاربران چندین ردیابی را روی صفحه تنظیم کنند.
برخی از اسیلوسکوپ ها و نرم افزارهای نمایشگر دیجیتالی تنها یک شبکه نمایشگر را ارائه می دهند. اگر سعی کنید بیش از یک ردیابی سیگنال را در محدوده دینامیکی کامل نمایش دهید، سیگنال ها با هم همپوشانی دارند و مشاهده آنها را دشوار می کند. اکثر افرادی که با این مشکل مواجه می شوند، مقیاس عمودی هر کانال را کاهش می دهند. اگر چهار رد دارید، فقط تنظیم ولت در هر تقسیم را چهار برابر افزایش دهید. هر ردی اکنون تنها یک چهارم صفحه را اشغال می کند و هر چهار اثر بدون همپوشانی روی صفحه قرار می گیرند.
مشکل حل شد؟ نه واقعا. شما فقط دو بیت دامنه دینامیکی را کاهش دادید، از اسیلوسکوپ هشت بیتی خود، یک اسیلوسکوپ شش بیتی ساختید. شما سیگنال را ضعیف کردید، اما نویز داخلی دستگاه یکسان است، نسبت سیگنال به نویز اکنون دو بیت بدتر شده است.
شبکه پایین سیگنال اصلی را نشان می دهد که 50 میلی ولت تنظیم شده است. ردیابی بالا ردی را نشان می دهد که در یک چهارم تمام صفحه یا 200 میلی ولت/تقسیم به دست آمده است. اگر رد تضعیف شده را به صورت عمودی گسترش دهید و آن را در 50mV تنظیم کنید، همانطور که می توانید از ضخیم شدن رد نمایش داده شده متوجه شوید، نویز عمودی به طور قابل توجهی افزایش یافته است.
اندازه‌گیری‌های انجام‌شده روی ردیابی ضعیف‌شده به دلیل نسبت سیگنال به نویز ضعیف‌تر، عدم قطعیت را افزایش می‌دهند. این برای اسیلوسکوپ که دارای چندین نمایشگر شبکه است مشکلی نیست، هر شبکه سیگنال را در محدوده دینامیکی کامل نمایش می دهد و سیگنال های متعدد را می توان با هم مقایسه کرد، هر کدام در شبکه خود البته. اگر به یک اسیلوسکوپ شبکه چندگانه دسترسی ندارید، مطمئن شوید که اندازه‌گیری‌ها روی سیگنال‌های دامنه کامل انجام می‌شود.
با حذف نویز، محدوده دینامیکی و دقت اندازه گیری را بهبود بخشید
برای کاهش نویز، بهبود دامنه دینامیکی و دقت اندازه گیری از پردازش سیگنال به شکل میانگین گیری یا فیلتر کردن استفاده کنید. میانگین‌گیری گروهی، که در آن نمونه‌های n از هر اکتساب با هم در چندین اکتساب میانگین می‌شوند، نویز گوسی را متناسب با جذر تعداد سیگنال‌های میانگین کاهش می‌دهد. این می تواند یک سیگنال سطح پایین را از نویز پس زمینه برای اندازه گیری های بهتر خارج کند. این نیاز به خریدهای متعدد دارد.
برای یک اکتساب، می توانید با محدود کردن پهنای باند سیگنال، نویز را کاهش دهید. بهبود دامنه پویا متناسب با جذر کاهش پهنای باند است. برای دستیابی به بهبود دو به یک در محدوده دینامیکی، پهنای باند را چهار برابر کاهش دهید. این فرض می‌کند که سیگنال پهنای باند پایینی دارد و تحت تأثیر کاهش پهنای باند قرار نمی‌گیرد.
سیگنال به دست آمده یک موج سینوسی میرا شده نمایی است. رد بالای یک اکتساب خام را نشان می دهد. توجه داشته باشید که سیگنال در نویز در حدود سه چهارم از صفحه نمایش ناپدید می شود. ردیابی مرکزی میانگین چند اکتساب را نشان می دهد. در ردپای پایین، یک فیلتر پایین گذر گاوسی به سیگنال به دست آمده اعمال شده است. میانگین گیری و فیلتر کردن هر دو نویز را کاهش می دهند و دامنه دینامیکی اندازه گیری را بهبود می بخشند. سیگنال پس از هر یک از انواع پردازش سیگنال به وضوح قابل تشخیص است.
بهبود دقت اندازه گیری مکان نما
نشانگرها خطوط عمودی ویا افقی هستند که می‌توانند بر روی صفحه نمایشگر اسیلوسکوپ حرکت کنند تا نقاط مهمی را روی شکل موج مشخص کنند. بازخوانی مکان نما زمان یا دامنه شکل موج را در محل مکان نما نشان می دهد. شکل موج یک حامل RF کلیددار است و مکان نماهای نسبی افقی برای اندازه گیری عرض انفجار RF استفاده می شوند. این اندازه گیری است که نمی توان با پارامترهای اندازه گیری خودکار ابزار انجام داد. بازخوانی افقی مکان نما در گوشه سمت راست پایین زیر کادر حاشیه نویسی پایگاه زمانی ظاهر می شود، 8.06275 میکرو ثانیه را نشان می دهد.
آیا واقعا این مدت زمان انفجار است؟ پاسخ منفی است. این شکل موج دارای دو میلیون نمونه در acquisition است. وضوح صفحه نمایش افقی 1920 پیکسل است. بنابراین، واضح است که همه نمونه ها روی صفحه نمایش داده نمی شوند. سازندگان ابزار از الگوریتم های تراکم برای کاهش تعداد نقاط نمایش داده شده استفاده می کنند. آنها می‌توانند نقاط مهمی مانند قله‌ها را نشان دهند، اما هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که نمی‌توانید ببینید مگر اینکه صفحه نمایش را گسترش دهید.
روش دقیق‌تر برای انجام این اندازه‌گیری، استفاده از ردهای زوم برای گسترش افقی شکل موج در ابتدا و انتهای انفجار RF است.
ردهای زوم Z1 و Z2 به صورت افقی ابتدا و انتهای انفجار را گسترش می دهند. تعداد نمونه ها در ردهای بزرگنمایی کوچکتر از وضوح صفحه نمایش است، بنابراین از الگوریتم فشرده سازی استفاده نمی شود. مکان نماها سیگنال به دست آمده را دنبال می کنند و ردیابی زوم. مکان نما روی رد زوم Z1 (رد زرد) شروع انفجار RF را نشان می دهد که از نقطه عبور صفر شروع می شود. مکان نما روی رد زوم Z2 (رد قرمز) پایان انفجار را نشان می دهد. بازخوانی افقی مکان نما طول انفجار را 8.33295 میلی ثانیه نشان می دهد که نتیجه دقیق تری است.
پارامترهای اندازه گیری داخلی
نرم افزار پشتیبانی اسیلوسکوپ پارامترهای اندازه گیری داخلی را ارائه می دهد. اکثر اسیلوسکوپ ها شامل حدود بیست یا بیشتر پارامتر اندازه گیری معمولی مانند دامنه، فرکانس، زمان خیز و زمان سقوط هستند که به چند مورد اشاره می کنیم. بسته های نرم افزاری خاص برنامه می توانند تعداد پارامترهای موجود را به بیش از صد افزایش دهند. اندازه‌گیری‌های پارامتر استاندارد معمولاً بر اساس استاندارد IEEE 181 است که از تکنیک‌های آماری برای انجام اندازه‌گیری‌ها بر روی شکل موج‌های پالسی استفاده می‌کند.
مقادیر دامنه بالای پالس و پایه با تشکیل یک هیستوگرام از نمونه های بدست آمده از شکل موج تعیین می شود، این به عنوان یک ورودی در سمت راست صفحه نمایش داده می شود. یک موج مربعی یا شکل موج پالسی یک هیستوگرام با دو قله مجزا خواهد داشت. میانگین یا مقادیر میانگین پیک هیستوگرام بالایی "بالا" نامیده می شود. میانگین پیک با ارزش پایین تر، "پایه" شکل موج نامیده می شود.
استفاده از میانگین آماری بسیاری از اندازه‌گیری‌های پالس، اثرات انحرافات شکل موج مانند نویز، بیش از حد، و زنگ را سرکوب می‌کند. دامنه پالس تفاوت بین بالا و پایه است. حداکثر مقدار شکل موج منهای بالا، بیش از حد مثبت است. به همین ترتیب، تفاوت بین مقدار حداقل شکل موج و پایه، بیش از حد منفی است. عرض پالس اختلاف زمانی بین لبه های پیشرو و انتهایی است که از دامنه میانی یا میانه بین بالا و پایه عبور می کنند. مقدار پیک به پیک شکل موج، تفاوت بین حداکثر و حداقل دامنه است.
اندازه‌گیری‌های زمان انتقال، مانند زمان صعود و سقوط، زمان انتقال را از 90% به 10% دامنه پالس اندازه‌گیری می‌کنند. اگر شکل موج یک پالس نباشد، موتور اندازه‌گیری آن را می‌بیند زیرا هیستوگرام شکل موج بیشتر یا کمتر از دو قله‌ای دارد که یک پالس را تعریف می‌کنند. در این حالت، اندازه‌گیری دامنه به اندازه‌گیری پیک به اوج برمی‌گردد و این واقعیت را نشان می‌دهد که شکل موج با استفاده از نماد وضعیت اندازه‌گیری در زیر بازخوانی پارامتر، یک پالس نیست.
تقریباً در همه موارد، اندازه‌گیری‌هایی که با استفاده از پارامترهای اندازه‌گیری انجام می‌شوند، بسیار دقیق‌تر از اندازه‌گیری‌هایی هستند که با استفاده از مکان‌نما انجام می‌شوند. آنها همچنین به طور خودکار ساخته می شوند و مقدار زیادی در زمان صرفه جویی می کنند.
آمار اندازه گیری
چگونه اندازه گیری های ابزار از اندازه گیری به اندازه گیری متفاوت است؟ آمار اندازه گیری به این سوال پاسخ می دهد. بسیاری از ابزارها شامل گزارش آماری همراه با پارامترهای اندازه گیری اساسی هستند.
برخی از اسیلوسکوپ ها شامل تمام اندازه گیری های نمونه هستند. اندازه گیری های مربوط به زمان، مانند فرکانس و عرض، یک مقدار را برای هر چرخه شکل موج اندازه گیری شده گزارش می کنند. اگر 100 چرخه سیگنال روی صفحه داشته باشید، موتور اندازه گیری 100 اندازه گیری برای هر دریافت اضافه می کند. اندازه‌گیری‌های مربوط به دامنه فقط یک مقدار را به ازای هر اکتساب اضافه می‌کنند. شما می توانید مقادیر بسیار زیادی اندازه گیری را در بسیاری از خریدها بدست آورید. آمار اندازه گیری دیدگاه های بسیار مفیدی از این داده ها ارائه می دهد. جدول زیر نمایشگر شکل موج، که در کادر آبی بسط یافته نشان داده شده است، آخرین مقدار اندازه گیری شده در اکتساب، مقادیر میانگین تمام مقادیر به دست آمده، حداقل و حداکثر مقادیر مجموعه، انحراف استاندارد مجموعه و کل جمعیت تمام اندازه گیری ها همچنین شامل یک نشانگر وضعیت و یک هیستوگرام نمادین از تمام مقادیر اندازه گیری است.
اندازه گیری دامنه گزارش می دهد که 11873 مقدار در آمار گنجانده شده است. میانگین یا مقدار متوسط 237.5457 میلی ولت است. مقدار متوسط با وضوح بالاتر از آخرین مقدار گزارش می شود زیرا میانگین یک مقدار متوسط است. میانگین‌گیری فرآیند میانگین‌گیری وضوح عمودی اندازه‌گیری را بهبود می‌بخشد، همین اتفاق می‌افتد اگر چندین اندازه‌گیری را میانگین کنید، بنابراین ارقام معنی‌دار در مقدار میانگین بیشتر می‌شود.
بیشترین مقدار 241.5 میلی ولت گزارش شده به عنوان حداکثر، کوچکترین مقدار، حداقل، 234.8 میلی ولت است. این مقادیر می توانند به شناسایی رویدادهای گذرا که در حین اکتساب ها رخ می دهند کمک کنند. ابزارهای دیگر می توانند مقادیر اندازه گیری شده را در مقابل زمان ترسیم کنند تا ببینند چه زمانی رویدادهای گذرا رخ می دهند و آنها را به موقع با منابع احتمالی مطابقت دهند.
انحراف استاندارد توزیع مقادیر اندازه گیری شده را در مورد میانگین توصیف می کند، در این مورد 826 میکرو ولت است. میانگین و انحراف استاندارد مانند هیستوگرام نمادین در درک توزیع مقادیر اندازه گیری شده مفید هستند. هیستوگرام نمادین را می توان برای مشاهده هیستوگرام در اندازه کامل برای تجزیه و تحلیل دقیق تر با مجموعه اندازه گیری های هیستوگرام خود گسترش داد. همه این ابزارهای اندازه گیری به درک پویایی اندازه گیری های خاص کمک می کنند. آگاهی از توزیع اندازه‌گیری‌ها، شما را قادر می‌سازد تا محدودیت‌های آزمایشی را برای سیگنال‌ها تعیین کنید.
### پایان خبر رسمی