示波器的基本功能和组成及类型

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示波器的基本功能是显示电压随时间的变化,除用于观察状态变化外,还可以检测电压、频率和脉冲宽度等参数。数字式万用表和解码器等检测设备,也都能显示电压峰值、统计值或平均值,但信息的更换比较慢。示波器能改变这一不足,其显示信号的速度比一般电子检测设备快得多,是惟一能即时显示瞬态波形的仪器。

(1)示波器组成和类型

1)示波器组成
示波器一般由传感器(包括夹持器、测试探头和测针等)、中间处理环节和显示器等组成。

2)示波器类型
按基本形式分类,示波器可分为模拟式示波器和数字式示波器两种类型;
按显示器形式分类,示波器可分为阴极射线管式示波器和液晶式示波器两种类型;
按用途分类,
示波器可分为通用式示波器和专用式示波器两种类型。
①模拟式示波器

其扫描速度非常快,能即时反映被测线路的状态,是最有效的检测设备之一。模拟式示波器的波形显示速度快,其速度取决于电压信号的速度和波形的重现率,但因显示速度快而使波形有点闪烁。由于模拟示波器没有记忆功能,因此无法记录、打印线路状态或将波形存储于数据库,给波形重现带来困难,不利于进一步分析判断故障。

②数字式示波器

由微处理器控制,能将模拟电压信号转换成数字信号。虽然微处理器的速度非常快,但也需要耗费时间将信号数字化,因而波形显示速度相对较慢,致使显示的波形轨迹不是即时状态,但显示的图像较为稳定,也不闪烁。数字式示波器实际上是一台微机,可以编程和自行设定,并能与数据库连接,因而成为一种有效、快捷、方便的检测设备之一。

③阴极射线管式示波器
该种示波器的显示器为阴极射线管(CRT)。阴极射线管与电视机的显像管为同一类型,由电子枪、偏转板和荧光屏等组成,如图2-24所示。在管内的电子枪能将电子束射至荧光屏(其内层涂有磷)上,产生一个光亮点。在管内有两组金属板,水平的一组叫做垂直偏转板,垂直的一组叫做水平偏转板。当从示波器电路中得到电荷时,水平的两块偏转板会使电子束从左至右横向掠过屏幕,从而在屏幕上出现一条光亮的线条,然后再从右至左变暗回扫。由于

光的运动速度非常快,以致光亮点是以一条实线出现在观察者眼前的。

图2-24阴极射线管

1—电子枪;2—电子束;3—荧光屏;4—水平偏转板;5—垂直偏转板;6—光亮点

④液晶式示波器
该种示波器的显示器为液晶式显示器(LCD)。液晶式显示器的屏幕为夹层结构,由两层玻璃组成,中间夹有液晶。当在液晶上
加上电场时,液晶分子重新排列,使光线按照控制的方式通过。
美国OTC3820汽车专用示波器为数字式液晶显示示波器,微机控制,其外形如图2-25所示。

通用式示波器主要用于电子元器件测量,当然也可以用于汽车测量。
专用示波器,例如汽车专用示波器,主要用于汽车有关波形和参数的观测和分析。

图2-25美国OTC3820汽车

专用示波器外形图

(2)示波器功能

尽管示波器的种类有多种多样,但其基本功能是一样的。以美国OTC3820汽车专用示波器为例,介绍示波器功能
如下。
1)可测试发动机各传感器、执行器、电路和点火系,并能进行故障诊断。
2)具有汽车万用表功能,可测试电压、电阻、周期、触点闭合角、正负峰值、峰值电压、喷油脉冲、喷油时间、点火电压和燃烧时间等。该功能还能在一个屏幕上同时显示三个检测项目,并能将全部测量数据的变化以曲线的形式显示出来。
3)内部置有汽车数据库和标准波形,可随时调出,使判断故障更为方便。
4)能提供在线帮助,包括提供系统工作原理、测试连接方法、接线颜色、汽车缩略语词典,并有图形辅助显示。
5)有记录、回放功能,可捕捉到瞬间出现的故障。
6)提供RS-232接口,使用OTCGT1软件可直接与PC机进行数据通讯。
7)借助BBS软件(标准配置),可通过网络免费更新数据并升级。

(3)示波器波形走向与含义

示波器显示的波形,在垂直方向上表示电压,在水平方向上表示时间,走向从左至右,并且以基线为基准,向上为正电压,向下为负电压。
示波器显示的波形是信号电压的轨迹。

当波形为一水平线时,表示电压恒定;当波形为一斜线时,表示电压稳定地变化,变大或变小;当波形为一垂线时,表示电压突变。所有波形都有上升、下降、振幅和峰值。此外,还可能有干扰波形。需要注意的是,汽车线路多为直流(DC),直流电压信号在示波器屏幕上为一水平线;交流(AC)电压信号为一正弦波;在汽车交流发电机输出线路上测不到正弦波,这是因为发电机有一个整流线路,已将交流电转换为直流电的缘故;有些速度传感器输出正弦波波形,这是由于该传感器使用了磁感应线圈,产生了交流信号;屏幕上显示阶梯波形时,表示直流电压发生突变,通常是由开关或继电器断开引起的;屏幕上显示脉冲链波形时,是开关连续不断的周期信号。

(4)示波器控制和使用方法
示波器的控制,主要指对Y轴(电压)和X轴(时间)的控制。非微机控制的示波器,一般采用开关、按键和旋钮等实现对波形垂直幅度、水平幅度、垂直位置、水平位置和亮度等的调整。微机控制的示波器,多采用菜单式操作,省去不少操控机件,只需在各级菜单上选择测试项目,无须任何设定和调整,可以直接观测波形,使用起来十分方便。

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