DS1000B在爆震信號測試中的應(yīng)用
引言
自內(nèi)燃機誕生至今，其燃燒問題一直為整個內(nèi)燃機工業(yè)領(lǐng)域的眾多工程師、學(xué)者所探討和研究。特別是隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展和人們對環(huán)境的要求越來越高，科學(xué)家們在尋找新的替代能源的同時也在不斷的提高內(nèi)燃機的燃燒效率和降低廢氣排放量。爆震現(xiàn)象是內(nèi)燃機的一種不正常燃燒現(xiàn)象，它會導(dǎo)致內(nèi)燃機燃燒效率降低，降低設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時甚至直接損害設(shè)備，在發(fā)動機設(shè)計、制造和檢測中，都需要詳盡測試并竭力避免。
示波器作為現(xiàn)代測試測量領(lǐng)域的主要工具之一，越來越多的被各行各業(yè)所選擇。且使用示波器檢測信號直觀易見，可以同時進(jìn)行定性和定量分析，極大的簡化了測試流程，方便了測試工作的開展。下面我就簡單介紹一下RIGOL公司設(shè)計生產(chǎn)的DS1000B系列數(shù)字示波器在測試發(fā)動機爆震信號中的應(yīng)用。
應(yīng)用實例
圖一 DS1204B示波器
在設(shè)計和制造發(fā)動機的時候，需要檢測發(fā)動機的爆震情況。在檢測到爆震信號后，可以通過改善燃燒室的形狀，消除燃燒室的死角，使火花塞位于燃燒室的中間位置等方法來消除爆震。現(xiàn)代發(fā)動機技術(shù)廣泛使用的點火提前裝置也可以通過推遲點火提前角，有效地抑制爆震，以保障發(fā)動機的使用壽命。
DS1000B系列數(shù)字示波器是一款4通道，其*大帶寬為200 MHz，具有2 GSa/s實時采樣率。在此我們以DS1204B進(jìn)行測試。
將DS1204B連接到爆震傳感器、點火器、控制器等電路節(jié)點上，注意連接的時候要正確接地，以減小噪聲信號的干擾。打開觸發(fā)菜單，選擇合適的觸發(fā)方式——一般選擇點火控制信號為觸發(fā)源，選擇邊沿觸發(fā)方式。再將四路信號調(diào)節(jié)到屏幕上合適的位置，就可以接通電路進(jìn)行測試了。
打開發(fā)動機，啟動示波器，示波器捕捉到發(fā)動機產(chǎn)生的爆震信號：
下圖中，CH4即爆震信號，他起始于點火信號（CH3）之后幾個毫秒內(nèi)不等，CH1和CH2為點火相關(guān)的控制和狀態(tài)信號。
圖二 爆震信號
示波器應(yīng)用簡介
示波器作為此檢測系統(tǒng)中*重要的測試工具，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，在爆震信號的測試中，DS1204B的優(yōu)越性能主要體現(xiàn)在以下方面：
抗干擾能力
在發(fā)動機測試車間，由于發(fā)動機本身的噪聲、點火線圈的干擾噪聲等多種電磁干擾的存在使得環(huán)境中有近百毫伏級的噪聲信號存在，如圖三中的CH1通道信號就是在去除DS1000B的屏蔽后測試得到的信號。從圖中可以看到，*大瞬間干擾達(dá)到230mV峰值，而爆震信號本身的幅度只有150mV左右，在這樣的環(huán)境下如果想測試到完整的信號對儀器的抗噪性能有極高的要求，而DS1000B示波器采用的內(nèi)部枯燥結(jié)構(gòu)設(shè)計極大程度屏蔽了噪聲。
圖三 發(fā)動機測試現(xiàn)場的噪聲特性
清晰顯示
DS1000B示波器具有通常500M以上示波器64 K色TFT彩色液晶屏，其色彩逼真，功耗更低，壽命更長，且可視角度較大，易于觀測信號。特別如爆震這類不規(guī)則信號在普通的黑白屏幕示波器界面上觀測，很難區(qū)分四路信號，不能清晰的觀察到測試結(jié)果。
TFT-LCD液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏，也就是“真彩”(TFT)。TFT液晶為每個像素都設(shè)有一個半導(dǎo)體開關(guān)，每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而每個節(jié)點都相對獨立，并可以連續(xù)控制，不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時可以**控制顯示色階，所以TFT液晶的色彩更真。TFT液晶顯示屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷、可視角度大，但也存在著成本較高等的不足。
TFT液晶技術(shù)被廣泛采用于電腦、手機等人機交互界面，是當(dāng)前顯示屏中應(yīng)用的主流技術(shù)。
捕獲和觸發(fā)方式豐富
形如爆震這一類的信號，有噪聲的特性，一般檢測時*關(guān)注的指標(biāo)就是峰峰值等電壓大小類參數(shù)。而由于兼顧到波形觀測的完整性，又需要在大時間檔位的設(shè)置下測試，這就導(dǎo)致能夠使用的采樣率較低，容易丟失大幅值數(shù)據(jù)，而打開峰值檢測就可以解決此類問題；同時觸發(fā)方式的選擇也決定了波形獲取的效率，DS1000B具有邊沿、視頻、脈寬、碼型、交替五種觸發(fā)方式，且觸發(fā)靈敏度可調(diào)，可以方便的捕捉各類特別是不規(guī)則信號。
圖四 普通捕獲方式得到的信號
其他特性
現(xiàn)代測試測量多在系統(tǒng)中進(jìn)行，通訊接口就成為了衡量一款儀器優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，DS1000B具有USB Device，雙USB Host，LAN（符合LXI標(biāo)準(zhǔn)），可選配的GPIB多種接口，其開放式的編程資源給用戶提供了****的便利。
且DS1000B設(shè)計之初就將方便用戶使用作為研發(fā)的基準(zhǔn)之一，因此其具有多種人性化設(shè)計，例如測量和存儲的快捷鍵、功能按鍵的背光設(shè)計等。
