示波器的應用

 示波器的應用  

        高頻波是超聲波的一種，他們的區分標準是頻率。當超聲波的頻率大于100KHz時(shí)，我們就稱(chēng)之為高頻波。高頻波利用摩擦生熱的原理產(chǎn)生大量的熱量達到焊接和熔接的目的。比如我們經(jīng)常遇到的高頻波塑料熔接機，利用的就是頓時(shí)產(chǎn)生的巨大能量，熔接目標物體。

高頻塑膠熔接機（簡(jiǎn)稱(chēng)高頻機,英文Hing freguency plastic welder），是由電子管將電能轉化為電磁波,經(jīng)過(guò)振蕩成為高頻電磁場(chǎng)，再過(guò)各種傳輸路徑把高頻傳送到鏌具（上極），PVC膠布在鏌具與接地（即高頻電磁場(chǎng)的上、下極）之間，塑料極性分子發(fā)生極化現象劇烈運動(dòng)而產(chǎn)生熱量。膠布在模具壓力下達到熔接定型的效果。

高頻機的關(guān)鍵技術(shù)就是產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)。熔接機的真空管將高壓電能轉換為電磁能，經(jīng)振蕩桶的振蕩，產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)。振蕩桶的振蕩頻率直接影響輸出力的強弱，進(jìn)而影響產(chǎn)品的熔接好壞，如何測定振蕩頻率然后調節至適當大小就變得至關(guān)重要。在機械化、數字化的今天，高頻塑膠熔接機振蕩頻率的調節仍然靠工人憑借經(jīng)驗調節。這種人工調節方式常常導致產(chǎn)品熔接有缺陷甚至失敗，生產(chǎn)成本上升，因此使用電子儀器測量*振蕩頻率是解決此問(wèn)題的*辦法。

由于電磁能振蕩處于升壓之后，此時(shí)的電壓有幾千伏至上萬(wàn)伏，如何測量高壓環(huán)境下的信號頻率呢？作為通用基礎測量?jì)x器的示波器就可以應付這種情況。有兩種方式可以測量振蕩頻率，一種是直接測量法，使用高壓衰減探頭將信號衰減后輸入示波器實(shí)現直接測量，另一種感應法，是使用普通無(wú)源探頭感應高壓環(huán)境下的電磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現測量。在測量點(diǎn)的選擇上，感應法是將無(wú)源探頭當成感應天線(xiàn)來(lái)使用，熔接機正常工作情況下在機器周邊一定范圍內都會(huì )產(chǎn)生振蕩后的高頻電磁場(chǎng)，探頭在高頻電磁場(chǎng)的任意位置都可實(shí)現振蕩頻率測量。在安全性上，感應法無(wú)須直接接觸機器電路部分，只需將探頭靠近機器即可，不會(huì )對機器和人身造成危害。在性?xún)r(jià)比方面，由于直接測量法需要外加高壓衰減探頭，成本會(huì )比感應法測量高出很多。所以用感應法測量熔接機的振蕩頻率成為*選擇。

數字示波器有兩種方法測量信號頻率：軟件方法和硬件方法。軟件方法就是軟件在示波器內存實(shí)時(shí)存儲的波形中截取其中一段計算平均周期，然后轉換成頻率。硬件方法的頻率是由硬件頻率計測得的，硬件頻率計將計算得到的觸發(fā)電路每秒觸發(fā)次數作為頻率，因此測量時(shí)要保證信號是觸發(fā)狀態(tài)下的。軟件方法和硬件方法在測量規則波形時(shí)測量值是一致的，但對于不規則波形測量值就會(huì )有較大差異，此時(shí)軟件方法測得的數值在不停的改變已失去實(shí)際意義，硬件方法測得數值較穩定也更接近平均頻率，可作為參考。并且在測量振蕩頻率時(shí)對其精度要求較高，需要到小數點(diǎn)后3位，軟件測量值只到小數點(diǎn)后2位，硬件頻率計可以達到3位以上。由于對頻率精度要求高，所以選擇計使用有源晶振的示波器。由于一般的示波器都是配置的無(wú)源晶振，所以筆者選擇了鼎陽(yáng)SDS1000CFL系列的數字示波器，其6位實(shí)時(shí)計數的有源晶振頻率計*對測量精度的要求。

筆者在實(shí)際測量中發(fā)現，信號噪聲干擾較大，導致硬件頻率計顯示與實(shí)際不對，這就要求示波器很夠有很好的過(guò)濾處理噪聲的能力，SDS1000CFL以其*的數字濾波功能（含低通、高通、帶通、帶阻），可有效避免噪聲引起的誤觸發(fā)，使測量值更加。下圖為筆者用1KHz，40m號模擬受干擾信號得到的測量值，由圖可以發(fā)現打開(kāi)數字濾波后的頻率測量值和實(shí)際信號一致。

感應法測量不同于普通測量，感應法測量時(shí)無(wú)源探頭的探針和接地鱷魚(yú)夾之間形成虛擬回路，當有電磁場(chǎng)通過(guò)這個(gè)回路時(shí)會(huì )產(chǎn)生感應電并通過(guò)探頭傳入示波器，所以接地鱷魚(yú)夾不接地，將探針與鱷魚(yú)夾分開(kāi)形成線(xiàn)性天線(xiàn)或將探針與鱷魚(yú)夾連接起來(lái)形成環(huán)狀天線(xiàn)即可。而普通測量時(shí)需要將接地鱷魚(yú)夾接地，以避免噪聲的干擾。由于只需要測量頻率值，操作步驟比較簡(jiǎn)單，首先將示波器水平檔位和垂直檔位調節到適當位置（事先需要多次的測試），打開(kāi)數字濾波功能，探頭感應信號，觀(guān)察硬件頻率計讀數，zui后記錄統計不同產(chǎn)品的*振蕩頻率。在生產(chǎn)相應產(chǎn)品時(shí)先將振蕩頻率調至*再生產(chǎn)，提高產(chǎn)生合格率。

感應法測量振蕩頻率的方式可運用于類(lèi)似工作原理的其他高頻機械上，這只是示波器的一個(gè)簡(jiǎn)單應用。隨著(zhù)在功能的增加和精度的提高，示波器將在測試測量領(lǐng)域獲得更多的應用和普及