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示波器簡介
示波器是一種可以精确捕捉線路中的信号變化,并以坐标圖顯示出來,這是萬用表無法做到的。早期的示波器是模拟示波器,現在我們用的都是數字示波器。
下圖所示為一個雙通道的手持式數字示波器。雙通道就是指可以同時測量兩個信号。示波器在選擇上根據其帶寬和功能不同,價格差别還是很大的。對于汽車維修從業者來說,不需要太高端的示波器,一般帶寬20MHz就足夠用了,功能也不需要太多。
▲ 手持式數字示波器
除了這種手持式數字示波器,還有一種虛拟示波器(下圖)。一般一個雙通道的虛拟示波器價格也就在300左右的樣子,它的缺點是需要使用電腦的顯示器作為示波器的顯示屏,但電腦的顯示器大,所以看的波形是比較全的。
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示波器的調整
使用示波器實際上分為兩個階段:第一個階段是要學會調整示波器,讓電路中的信号變化能準确地顯示在示波器上;第二個階段是要學習各種傳感器的原理,知道它是怎麼工作的,以及輸出的信号是什麼樣的,這樣捕捉到的波形才有意義,才能将當前捕捉的波形和實際傳感器應該輸出的波形進行對比,從而找到故障。這裡介紹一下如何讓示波器準确地顯示波形。
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示波器接線
示波器的表筆與萬用表不一樣,它是一個通道一個表筆。一個表筆上面有一個夾子和一個鈎子,夾子需要夾在參考地上。什麼是參考地呢?例如你要測蓄電池電壓,那麼負極就是參考地。正極電壓多少伏就是對這個參考地說的。同樣的道理,測一個進氣壓力信号,那麼這個進氣壓力信号的電壓是指與信号負極之間的電壓,所以參考地就接信号負極。
在表筆上面有“X10” “X1”的标記,稱為衰減。例如被測信号電壓最高100V,選擇“X10”後,示波器顯示的電壓要在“X10”來看,“X1”就是不衰減。
02
示波器界面認識
根據功能不同,示波器的界面也有很大區别。以漢泰的虛拟示波器來認識一下示波器的界面(圖a~圖d)。
在圖a中黑色的區域是波形顯示區域。區域中橫線代表時間,豎線代表電壓。左邊兩個小箭頭一個黃色的一個綠色的代表兩個通道。你接哪一個通道哪一個小箭頭後面就會顯示波形。
▲ 圖a 示波器界面(一)
▲ 圖b 示波器界面(二)
(用來調整秒/格的旋鈕)
▲ 圖c 示波器界面(三)
(用來調整每個通道的每格多少伏)
▲ 圖d 示波器界面(四)
(用來自動調整波形顯示)
除了常見的調整選擇,還有一些示波器會有交直流信号切換,在使用時要根據被測信号來切換交直流輸入方式。
03
秒/格的調整
在講解秒/格的調整之前我們先考慮一件事,如果讓你拿一把尺子去量一個辦公桌的高度,你會選擇什麼樣的尺子呢?100m的尺子?還是10cm的尺子?或者是2m的尺子?當然根據常識,我們會選擇最接近桌子高度的尺子。那麼在秒/格調整這裡也是一樣的道理,如果被測信号的一個周期是10μs。那麼調整每一個格子的時間就應該在10μs左右,這樣一個格子才能顯示一個周期的波形。如果不這樣調整,例如選擇1ms,那麼1ms内有多少個周期呢?很顯然一個周期是10μs,那麼1ms内就是100個周期。試問在一個格子内能顯示100個周期嗎?答案是否定的。
▲ 秒/格的調整
所以在調整秒/格時,如果事先知道被測信号的大緻頻率,就有選擇地去調整秒/格。如果不知道被測信号的頻率,那麼接上信号源後觀察示波器的波形是密還是稀。如果太密了,說明在一個格子裡顯示了很多周期,那麼就要把時間調小;如果特别稀,甚至看不到一個完整的波形,則說明時間要往大調。
注意時間單位秒(s)、毫秒(ms)、微秒(μs)、納秒(ns)的關系:
1s=1000ms
1ms=1000μs
1μs=1000ns
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伏/格的調整
如同使用萬用表測電壓一樣,如果使用2V的檔位去測量12V電壓,結果肯定是測不出來。如果用600V檔位去測量0.1V的電壓,估計不會顯示。所以需要選擇合适的擋位去測量。示波器的縱軸代表電壓,如下圖所示,把通道1的每格調整為1V,那麼以基準值T為0V往上依次數格子就是1V、2V、3V。
▲ 伏/格的調整
在調整示波器時,如果伏/格調整得過大,導緻的結果是波形顯示特别矮,不便于觀察。如果伏/格調整得過小,導緻的結果可能是一個顯示屏還不夠顯示的。所以我們需要調整伏/格,使波形正确地顯示在顯示屏上。
通過上面的學習我們基本學會了如何使用示波器捕捉電路中的波形,這是我們使用示波器診斷故障的第一步。先學會調整波形使其正确地顯示出來,再學習每個傳感器的原理和信号類别,才能真正地學會如何使用示波器來診斷汽車的故障。
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