Fluke萬用示波表測量技術問題解析

　　什么是示波表的波峰因數?
　　
　　摘要：經常有人問到示波表的波峰因數。如果你去查一下規格，你所*可以找到的解釋波峰因是“該讀數不依賴于任何信號，即波峰因數”。本文我們將解釋波峰因數是一個怎么樣的數值，及該數值可以有什么用途。對于萬用表而言，（它可以處理很高的波峰因數），但是因為你不能夠真正處理你所測量的波形的形狀，因此可能由于你的信號峰值過高而使你的讀數錯誤。峰值數值可以使電路過載，同時讀數可能過低而在測量問題上又沒有顯示。文章將給你真正的答案。
　　
　　典型的波峰因數是：
　　
　　正弦波：1.414
　　
　　方波：1
　　
　　25%的占空比的脈沖：2
　　
　　對于萬用表而言，（它可以處理很高的波峰因數），但是因為你不能夠真正處理你所測量的波形的形狀，因此可能由于你的信號峰值過高而使你的讀數錯誤。峰值數值可以使電路過載，同時讀數可能過低而在測量問題上又沒有顯示。真有效值讀數的萬用表可以規定其可以真正準確處理的zui大的波峰因數的數值。由于真有效值轉換芯片的飽和的特性，該數值通常是在*刻度讀數的zui低處附近。在半刻度附近會有更好的度。因此在次高量程內檢查你的萬用表的讀數，并且驗證該讀數是否在同一的數量級是一個很好的習慣。Fluke87的波峰因數可以到達3。Agilent33401A和33970A的波峰因數是在“*的刻度附近有zui大為5的波峰因數”（刻度具有額外的0.40％的誤差）
　　
　　對于ScopeMeter的產品而言，情況則不一樣。首先，在屏幕上總有波形來指示你以告知信號是否過載。另外，ScopeMeter從取樣的波形數據之中計算真有效值測量數值，只要取樣的數值位于A/D轉換器的量程之外，則讀數不再被顯示，而OL則會被指示。例如，Fluke123在峰值大于8.5V的時候會以5V的量程顯示OL。這將會導致*刻度的波峰因數為8.5/5=1.7。雖然該數值不是很顯著，但對于ScopeMeter來說這并不重要，因為該設備不顯示不正確的讀數。另外，當使用在自動的模式的時候，它會自動地變換到下一個較高的量程。（ScopeMeter可以同時測量峰值和有效值）
　　
　　ScopeMeter因此可以不依賴波峰因數可以正確地測量信號的真有效值數值。其所受的限制是需要較高的量程來正確捕捉到峰值信號。由于該較高的量程的緣故，對于有效值數值你只有較低量程的極限數值可以準確地測量。如果信號的有效值數值太小的話，則你可以停止使用那些度較小的低量程的數值。對于示波表，其有用的量程是為波峰因數zui大為10的量程。例如，一個具有1％的占空度的100Hz5V的脈沖，用Fluke87（I）測量同樣的信號會給出174.1mV的讀數，當手動轉換到下一個較高量程的時，則會給出一個更好的測量效果：0.483mV。
　　
　　確保你的測量設備可以處理你所測量的信號的形狀。如果你不能夠確信的話，則在較高的量程內作二次檢查，或者是選擇那些從來不會出現錯誤讀數的設備。
　　
　　●為何在Fluke123上所獲得讀數與Fluke190-系列或者是其他的示波器所顯示的不同?
　　
　　正如你所知道的那樣，我們對ScopeMeters的準確性具有性能非常優異的規格特性。但有時你會在Fluke123ScopeMeter和Fluke190-系列ScopeMeter之間發現讀數不一樣（例如對于高頻率振幅的測量）。這種差別太大，從而不可能由設備的誤差來解釋。zui近我們發現有時Fluke123的讀數已經沒有了，而Fluke190則有很好的讀數，分析其原因，是由于不同的裝載電路。
　　
　　Fluke123（STL120）的測試探頭是一種1:1的探頭，它以兆歐//225pF來測試電路Fluke190-系列的探頭（VPS200）是一種10:1的探頭，它則以10兆歐們卸F的阻抗來測試電路。和Fluke190-系列使用VPS200的探頭所不同的是，Fluke123ScopeMeter使用STL120屏蔽測試頭，它會以大約20倍的頻率來裝載電路（比如說>1MHz）。當電路的內部電阻較小的時候，則它不會影響讀數，但是當電阻較大的時候則需要注意。測試會導致在被測電路上的電壓的降低，從而導致不切實際的測試結果。
　　
　　以高頻率使用100:1的探頭
　　
　　在高頻率的時候（>1MHz），探頭的電容性部件的電阻很大。標準的10:1探頭，比如說VPS200，其電容性電阻為14pF。而100:1的探頭，比如說新的VPS201，則具有6.5pF的電容電阻。使用100:1的探頭會極大地減少測試電路的負載。
　　
　　（帶有100:1探頭的Fluke190系列ScopeMeter的zui大敏感度為500mV/div）。
　　
　　●在47小時之后，Fluke190停止工作，為什么?
　　
　　當fluke190系列與Fluke123或者是ScopeMeterB系列的電源適配器一起工作的時候，而不是BC190的時候，每個功能都會是非常正常地工作，但在過了一些時間了之后，Fluke190系列會由于電池的耗盡而自動關閉。由于是在你使用Fluke190系列的某一記錄功能的時候，其他電源適配器將不能夠捕捉到你所試圖捕捉的重要的信息。
　　
　　PM8907/80x不能夠向Fluke190系列提供足夠的電流，Fluke190系列的電池在使用PM8907/80x而不是BC190/80x的時候也可能被耗盡。這主要是由于PM8907/80x的有限的輸出電源。PM8907/80x提供300mA的輸出電流，而BC190/80x則提供840mA的輸出電流。
　　
　　操作：
　　
　　只使用那些由該設備所提供的電源適配器。因為該設備經過了適配器的測試和認證。
　　
　　當向客戶發送演示的設備的時候，確保電源適配器被包括在內，這樣你可以得到很好的*印象。
　　
　　建議：
　　
　　不要使用Fluke160系列的的PM9651/00x適配器。
　　
　　該適配器不適合測量高于30Vrms的測量
　　
　　●如何顯示李薩育圖形?
　　
　　為了快速的顯示李薩育圖形（或者也叫X-Y顯示），使用如下方法。
　　
　　1連接探頭A到信號A及輸入B到信號B。
　　
　　2連接所有的地探頭到地之中。
　　
　　3轉換所有的輸入為AC偶合，以減去DC的偏移的影響。
　　
　　4在計算菜單中選擇“AvsB”。
　　
　　5在屏幕上會有李薩育圖形被顯示。
　　
　　注意：使用移動健A和B健可以使位置發生改變或者你也可以使用光標來定位。
　　
　　●*化你的李薩育圖形顯示
　　
　　對于你的*化的李薩育圖形模式的波形顯示，你是在記錄中至少有一個但不少于3個周期的信號。利用模擬范圍，時間基數不被使用，電子束通過輸入A和B的x和Y直接控制。在一個數字化的示波器之中，就比如說ScopeMeter，時基的設定可以影響到李薩育圖形顯示。在數字的范圍之中，首先波形被獲得，緊接著微型處理器被使用來制造李薩育圖形圖像。
　　
　　改變時基的設置可以改善信號的顯示。
　　
　　該圖形顯示了周期太小時候的顯示，只有部分的信號被顯示!．
　　
　　如果時間基數被設置得太慢，則太多的信號周期會被獲得，并且不是所有的信號都被平均地分布!
　　
　　對于機械或者是低頻率的運用，建議使用帶寬限制器來減少不需要的噪音。在余輝功能關閉的正常的條件下使用。
　　
　　●如何用雙通道的Fluke-123示波器來記錄三相的電壓？
　　
　　根據Murphy法則，在你測量相位1和2的時候，三相系統的第三相位將沉積下去。一個簡單的方法可以使你在兩通道的趨勢繪圖屏幕上同時觀察到3個相位。
　　
　　設置：
　　
　　連接通道1到A相，1通道的地線到C相。你所連接的通道2到B相，其地線到C相。（注意：正如你所知道的那樣，ComA和ComB在Fluke123之中是內部連接的!）。現在選擇菜單“VAC”（或者是“VAC+DC"），你將會看到來自輸入的兩個正弦波。確保兩個通道具有相同的輸入敏感度。現在選擇位于通道A之中的“趨勢繪圖”，你將會看到幾乎具有同樣電壓的兩個圖形!
　　
　　中斷：
　　
　　如果在A相中的電壓降低的話，你將會在通道中看到這種變化（趨勢圖），（上圖），如果在B相中的電壓降低的話，你將會在2中看到這種變化（趨勢圖），（下圖）。但當C相變化的時候，你會看到兩個圖形以同方向在變化。
　　
　　請記住，ScopeMeter123的通道1的地線是自動與通道2的地線相同的，因為他們是硬件相連的!如果你的運用需要不同的地線，使用Fluke190系列的ScopeMeter或者是DPl20差分探頭。
　　
　　（注意：你可以在Fluke43B電源質量分析儀上使用該方法，但輸入2會閱讀Amps而不是Volts。那么如果你設置輸入2的探頭來閱讀1A/V，則非常容易在輸入2上閱讀正確的電壓。）
　　
　　●我為何在我的趨勢繪圖上發現圖形中斷?
　　
　　這就象我的Fluke190系列ScopeMeter的無紙記錄儀使用完了其墨水一樣。我*個可以想到是“我丟失了信號”，而事實上當你的信號丟失時候，TrendPlot將會繪制一個數值為零的圖。圖示的這種情況只有在ScopeMeter不能夠執行測量的功能的時候才會發生。對于電壓或者是電流的讀數而言，這只有在沒有觸發條件的時候才會發生。為了防止此類事件的發生，你可以將你的觸發條件設置為“自動”或者是在使用邊界觸發的時候選擇“自由運行”的狀態。
　　
　　在你進行與時間相關的測量，比如說脈沖、負載、頻率或者是相位的時候，至少應當有一個周期的信號應當被測量。否則測量將不會被進行，而也沒有信號被顯示出來。ScopeMeter190系列也探測與時間和電源相關的量測量，如果沒有相關量被探測到，則沒有讀數會被顯示。
　　
　　當使用FlukeView將帶有中斷的波形輸出到電子數據表上的時候，則你會發現這些單元被#NAN所填充，這就表明沒有數據。
　　
　　●如何去除在FlukeView中的雙重軌跡?
　　
　　這種雙重的蹤跡也叫“zui小／zui大”蹤跡。其中一點代表了所獲得的點的測量時間內的zui大值／zui小值。例如，如果時間的設定為5ms/div，則Flukel23的取樣速度為20MS/s，并且屏幕上的每個點代表了4000個獲得的樣本，而其只zui大和zui小的數值被顯示在屏幕上。通過這種方式Fluke123可以以有限的記錄空間維持較高的取樣速度。
　　
　　這就解釋了為何在FlukeView中具有雙線的原因。Fluke123也以傳統的方式進行取樣，例如一個時間點就一個樣本的方式。這些所獲得的點被存儲在分立的記錄器之中并且用來計算有效值刻度。
　　
　　如何去除在FlukeView中的雙重軌跡?
　　
　　Fluke123的使用者經常說他們還是希望使用單蹤跡的方式而不是雙蹤跡的方式。
　　
　　單蹤跡的方式的可以通過下面的兩種不同的方式而獲得：
　　
　　方式一：使用EXCEL來編輯波形數據以消除其中的zui大／zui小數據（或者是取他們的平均數值）這里有一個例子是將zui小的數據拷貝到zui大的數據。這樣一來FlukeView就在每個頂上顯示兩個波形，這樣看起來就象是單個蹤跡的模式
　　
　　·在FlukeView之中打開波形
　　
　　·保存為.CSV文件
　　
　　·打開.CSV文件，使用Excel
　　
　　·將欄3的數據拷貝到欄2之中（使zui小波形等于zui大波形）
　　
　　·以新的文件名稱保存該文件.（也是以.CSV的文件的格式）
　　
　　·用記事本打開該文件
　　
　　·用原先的.CSV文件的頭替代該.CSV文件的頭（行1..19）。
　　
　　（Excel從文本部分移走“引號”，而FlukeView則要求使用來打斷文件thefile）
　　
　　·保存該文件
　　
　　·用FlukeView打開該文件
　　
　　（這種方式是可行的但是非常的復雜。）
　　
　　第二種更為簡單的方式是將在從Fluke123ScopeMeter下載的波形作另一個記錄選擇。在“波形的輸入和記錄選擇”按鈕之中選擇“獲得A記錄”。
　　
　　現在你獲得了一個單蹤跡的顯示，zui大到1000個樣本的容量。這就是Fluke123所使用的波形數據來進行真正的RMS測量。而這種“zui大／zui小”的蹤跡是用來做閃爍捕捉、峰值測量、自動安排等等的運用的。
　　
　　●如何有效地使用余輝功能
　　
　　模擬示波器提供了一種余輝功能，這主要是由于其熒光體的余熱會被電子束所擊中。這就可以使使用者在較短的時間里看到信號，而此時其實原始的信號已經消失了。在數字的示波器中該功能則被通過軟件模擬來在較長的時間的里被顯示在屏幕之上。尤其是在你周期性地觀察變換的信號的時候，就象調制（AM，FM）或者是視頻信號，此時使用余輝功能是非常的有用的。
　　
　　為了得到*的模擬效果，必須zui大可能地更新。為了得到高目的，關閉所有的讀數（時間消耗），并且選擇手動的功能而不是自動功能，因此連接和觀看觸發和自動范圍被消除了。
　　
　　190萬用示波表可以通過選擇示波器—波形選擇—余輝功能來實現。
　　
　　<使用余輝的功能的時候，Fluke199AM調制>
　　
　　●在FlukeView中的基頻問題
　　
　　如果FlukeView不能夠顯示頻譜圖，通常會有下面的錯誤顯示：“沒有足夠的周期來執行該頻譜。波形必須具有至少是一個半的周期”。有時該信息顯得有些不適當，因為在信號中顯然有足夠的周期可以利用。問題是在下面的原因。FlukeView通過偏移波形來決定基頻而不是探測波形的零基點。牲信號的*部分探測到的zui低頻率作為基頻。為了防止FlukeView不能夠決定基頻，你可以手動將基頻向空頻譜窗口上移動得到基本頻率。一旦你手動設定了基本頻率，FlukeView將使用該設置來計算頻譜。注意：你可以進入這里的頻譜窗口的開始和停止頻率，因此你可以改變窗口的刻度。
　　
　　●改進Fluke190系列屏幕捕捉器的打印質量（部分1）
　　
　　當你希望使用由FlukeView所捕捉的屏幕的時候，你可以通過在FlukeView中的“減少-選擇比例4:3”來改進屏幕的打印質量。你可以通過快捷鍵“瀏覽”菜單下實現。
　　
　　4:3的比例可以使你的PC機上的尺寸達到Scopemeter屏幕上的實際比例。在該被拉伸的圖像之中，丟失的像素被使用灰色像素來進行中間插入。這就出現了影印的小效果，這在屏幕觀看的時候是沒有問題的，但是當使用高分辨率的打印機的時候就會有問題。如果是在報告中使用該輸出圖片，則是實用1:1的比例，并且將其在運用的范圍之內進行拉伸。
　　
　　●使用Novell網絡來進行打印
　　
　　FlukeView的屏幕和波形當你使用打印按鈕時可以很容易地被打印。即使是在網絡的環境之中，你也可以在網絡打印機上進行打印。然而，有時候，客戶在使用Novell網絡的時候會遇到一些問題。如果你遇到這些問題，事實上是可以很容易地被解決的。
　　
　　解決方案：在使用的打印機端口（LPT1）和Windows98的網絡的路徑之間使用一個偶合線，操作如下：
　　
　　1．選擇“我額定計算機—打印機”
　　
　　2．選擇你的在網絡中所使用的打印機類型—如果沒有的話，則使用“添加打印機”安裝該打印機。
　　
　　3．選擇“文件”
　　
　　4．按下“捕捉打印機端口”
　　
　　5．選擇“驅動器名稱”-->LPTl
　　
　　6．選擇“路徑”（網絡路徑S>
　　
　　這樣，當前的打印機在Windows98上路徑=LPT1:<網絡路徑>"
　　
　　●如何使FlukeView的波形翻轉
　　
　　如果你想在你的Fluke190系列的屏幕上使你的圖形翻轉的話，則在輸入菜單上選擇翻轉極性選擇則在屏幕上的蹤跡會被翻轉過來的。如果該波形在FlukeView上被下載，則原先的沒有被翻轉的波形會被重新顯現。如果你只是想在FlukeView顯示翻轉的波形，你也可以不使用輸入菜單選擇而是輕易地將你探頭的地和信號端進行交換即可以。這只有在Fluke190系列的ScopeMeter上才可以這樣，因為浮動輸入的特點可以使你在輸入上有不同的地水平。