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示波器分段存儲的典型應用 [2017/4/14]

如果一段信号每隔8小時中故障若幹次,但故障的位置和次數全都随機。伱覺得,這種信号要怎麼抓? 針對空閑時間較長的液位計液位變送器物位開關電容式液位計電容式液位變送器料位開關的脈沖信号、高頻的串行總線信号、小概率的猝發或毛刺信号,如何做到既可以長時間監控,又可高采樣率捕獲呢
 如果一段信号每隔8小時中故障若幹次,但故障的位置和次數全都随機。伱覺得,這種信号要怎麼抓?
針對空閑時間較長的脈沖信号、高頻的串行總線信号、小概率的猝發或毛刺信号,如何做到既可以長時間監控,又可高采樣率捕獲呢?本文結合測試時長8小時振動試驗,捕獲小概率失效區信号的案例,對示波器分段存儲的應用進行探讨。
一、8小時振蕩檢測試驗
以振動試驗的連接器測試為例,整個過程中,監測連接器可能出現次失效區的次數,進而檢測産品是否合格。
測試需求:
整個振動試驗時長8個小時,在整個過程中連接器可能會出現0~幾十次失效區,時長是300ns以上,幅值大小不确定(正常情況下電平為1V)。
測試難點:
1、震動試驗時長8小時,示波器基于大時基錄波難以實現,并且采樣率也不夠;
2、振動實驗室噪聲幹擾較大,失效時的尖峰波形和雜波混雜在一起,不易測試失效區信号。
針對上述測試難題,示波器的分段存儲功能提供了良好的解決方案。
首先,根據異常信号的特征,設置好示波器捕獲觸發條件(包括觸發電平、觸發方式、時基、分段存儲,分段段數等),進行8個小時的振動試驗監測,捕獲異常情況如下:
在長達8個小時的測試周期中,共捕獲了106段異常波形,上圖為第9段和第13段的失效區異常情況及信号特征,當前采樣率仍為4GSa/s。
也就是說,分段存儲可以解決伱守着示波器的問題!
二、什麼是分段存儲
分段存儲在采集過程中進行多次觸發,對每次觸發采樣得到的數據存放到将存儲空間分成的一段一段小的存儲中。示波器觸發一次填充一個段,段與段之間的空閑信号或信号不感興趣的部分沒有被采集和存儲。
原理如下所示:總的存儲深度分為n段,第1段用于顯示,第2段開始存儲,也就是當發生第一次觸發時采集的數據存儲到第2段存儲空間中,當第2段存儲空間存儲滿之後,結束第一次觸發,等待第二次觸發的到來,觸發後把數據存儲到第3段存儲空間中,以此類推。
如果示波器總的存儲深度為512Mpts,段數分配計算公式如下:
N=512*1024*1024/【當前存儲容量向2^n次幂取整】-1。
三、分段存儲如何設置?
如果示波器最大存儲為512Mpts,在保持4GSa/s采樣率的情況下,支持分段存儲範圍:1~524287段。
點擊【Seg】,通過調節時基檔位,在560Kpts存儲深度的狀态下,将分成255段進行存儲和采集,如下:
 分段存儲設置
設置觸發方式為【普通】,将觸發電平調到合适的位置,等待小概率異常信号到來。
 觸發方式設置
通過手指觸碰探頭,可模拟小概率異常信号的發生,等分段存儲完成,點擊【Stop】,點擊【當前段】可通過旋轉旋鈕A/B查看所有分段存儲情況,如圖為第45段存儲的波形。
分段存儲結果
四、分段存儲的應用場合
1、低占空比脈沖或猝發信号——信号與信号之間有較長的空閑時間,很多情況下,即使有較大的存儲,通過降低采樣率的方式也很難達到想要的采集時長,而分段存儲可以很好的完成。