F190系列万用示波表应用案例

一、产品概况 
        福禄克公司的F190系列万用示波表充分体现了速度,性能和分析能力的完美结合。它具有在高档台式示波器才能发现的技术指标,可以提供200MHz带宽,2.5Gsps实时采样率以及先进的记忆和触发功能;同时具有坚固、紧凑、电池供电等特点。具体说来,F190系列还具有以下一些功能和特色:

1.双通道 
        60、100和200MHz双通道,具有高达2.5Gsps的实时采样率;即触即测(Connect-and-View),自动触发,全过程手动触发模式并带有外部触发功能;示波记录模式下每通道27500点记录长度;可自动捕获和重现100个屏幕;24个自动波形测量;光标读数,图像放大和实时时钟;4小时可充电镍氢电池；二类l000V独立的浮地隔离通道；5000字真有效值多用表和趋势绘图无纸记录仪。

图1 高采样率提供信号详细分析所要求的分辨率

2.多种带宽可选 
        万用示波表190系列提供高达200MHz带宽输入,用以捕获当今最新电子技术的高频信息。对于较低要求的应用,也可以选择100MHz和60MHz的型号,可以享受同样先进的功能,而不必为多余的带宽支出额外的费用。
3.真正观察所有细节 
        利用2.5Gsps的最大实时采样率和4OOps的分辨率,可以真正看到所发生的情况。两个通道具有独立的数字转换器,可以在最大分辨率和清晰度下同时获得两个波形并进行分析。如果一个异常在屏幕上闪过,只需按一个"Replay(回放)"键就可以再次看它。

图2 脉宽触发易于查找供过的异常脉冲

4.深存储进行高分辨率示波记录 
        每个通道可以存储27500点，可进行长达30个小时的高分辨率事件记录，或静态捕获低至50ns的快速间歇和毛刺。连续滚动模式也可存储象运动曲线、UPS、供电和马达启动等事件。100X图像放大技术可以看到最细微的细节。双通道27500点记录也可以存储下来进行后续的分析。

图3 利用27500点的示波记录存储和图像放大技术可以最大程度地观察细节

5.先进的触发模式 
        灵活地选择自动和手动触发模式以捕获任意信号。即触即测功能可以快速和方便地进行多点测试。手动模式包括延时、视频和脉宽触发。一个完全隔离的外部触发通道对两个输入信号进行同步以进行它们之间时间关系的故障检测。
6.强大的分析功能 
        为了对波形示波记录和趋势绘图进行分析,可利用24个自动测量、光标读数、图像放大和实时时钟等,直接在现场进行分析,也可以回到办公室再做。两个记录和10个波形屏幕可以存储下来打印或下载至计算机。
7.从mV到kV量程更宽 
        F190系列具有3个独立的浮地隔离通道,每个通道都满足二类1000V和三类600V安全认证。标准探头履盖了从mV到kV的宽广应用,使190示波表成为从微电子到电力的理想测试工具。
8.多功能测试工具 
        和工业万用示波表123一样,190系列也集示波器、万用表、无纸记录仪于一身。可充电的镰氢电池可以提供连续4小时操作。充电时间仅需4小时。节电和自动关机功能甚至可以轻松进行一整天的工作。
9.自动捕获和重现100个屏幕 
        及时按下"Replay"键,即可追踪先前发生的事件。在通常的情况下,仪器连续记录最新的100个屏幕。每当一个新的屏幕被捕获时,最老的屏幕被自动刷新。可以在任意时刻冻结最新的l00个屏幕,通过攘动一屏一屏地观察或作为一个动态的图形连续重放z也可以利用光标读数进行进一步的分析。利用先进的触发能力可以捕获多达100个特定的事件。双通道的各l00个屏幕捕获带有独立的时间标记可以存储,重现或下载至PC。
二、应用案例 
        既然F190系列具有这么多的特点和功能,让我们来看看它的几个典型应用的案例。
1.数控机床维护 
        目前机加工设备的数控化率已达90%以上,数控机床(数控加工中心、数控车床、数控镜床、数控线切割、数控电火花等)的应用越来越广泛。机床数控系统的调试和维护工作占到机床调试和维修工作的65%以上,选择合适的测试设备是调试和维护人员提高工作效率的关键。 
        在数控系统的开发和生产阶段,会用到中高档的示波器甚至逻辑分析仪,但这些设备在生产的联机调试和现场调试阶段以及现场维护、维修阶段对测试仪器都有特殊的要求。 
        在实际应用中,数控系统都有掉电保护功能,即当电网掉电时及时发现并在系统供电还可以维持的时间内把现场数据存储起来。实际电路在实验时没有问题,但在实际使用中反馈的情况是有时候电路不起作用。另外数控系统在正常工作中会突然死机。究竟是什么原因造成的呢?通过分析工程师认为是电网的异常信号造成的,为了证明这一判断,必须通过仪器捕捉到这一信号。 
        使用模拟示波器不能同时观测电网和电路的信号,也无法捕获偶发的单次信号。利用福禄克的手持式示波表,可以很好地解决这一问题。因为示波表的两个通道是完全隔离的,我们可以直接用示波表的两个通道观测电网和电路的信号。因为信号是偶发的,且触发条件不明确,可选择波形记录方式对信号进行监视。当数控系统出现死机时,停止波形记录,分析已记录的波形,发现是电网信号的跌落造成系统误认为是掉电信号,而此时的系统不能按正常程序工作造成死机。掉电保护电路不起作用与电网没有直接关系。 
        通道隔离和波形记录功能解决了用户的具体问题,同时100幅波形回放功能对于用户捕获类似于跌落信号这样的波形非常有用。标准配置的探头就可以直接测量电网波形,省却了用户购买高压探头的费用。电池供电和便携功能非常适合数控系统的现场调试和维修。
2.UPS安装与维护 
        UPS是电信系统中保证设备正常运行的关键设备之一。随着对通信质量要求的日益增高,对UPS的性能也提出了更高的要求。因此UPS投运之前和之后的测试成为一种必要的工作。 
        传统的方陆是利用示波器观察一些信号的波形,再利用功率表和多用表测量其他电气参数。由于越来越多的用户对UPS的动态指标非常重视,而且要求仪表能在现场进行快速测量,传统的手段已无法满足应用的要求。利用Fluke199/200MHz示波表可以方便地解决一系列传统手段较难实现的测试和测量工作。具体说明如下: 
        首先利用Fluke 199的深存储器和示波记录捕获UPS加载、加电、切换备用电等动态过程。UPS加载时要求稳态过程低于20ms,切换备用电时要求稳定时间低于5ms。由于Fluke 199示波表在示波记录功能下可最快以10ms的时基进行长达11s的连续波形记录,可以完整记录下动态信号发生的全过程,然后用图像放大和光标读数等分析功能观察和读取其稳定时间。利用Fluke 199的外触发和回放功能也可方便进行上述测量。 
        然后利用示波回放功能对多个单次事件进行记录和分析。UPS在启动过程中可能出现间歇性尖峰信号。利用脉冲触发方式,仪器将自动捕获多达100个触发事件,这样就可以完整记录启动过程中所出现的各种异常事件。然后利用回放功能键将捕获的屏幕调出来,用图像放大和光标读数进行分析。 
        由于示波表在示彼器的功能上集合了功率表和万用表的功能,因此利用此表也可完成对UPS常规电气性能的检测。例如:功率和功率因数,电流和相位,同时利用软件可以实现谐波分析,这样可以省去到现场工作携带大量仪表的不便。
3.电力系统调度自动化监控维护 
        不论是在研究开发还是在实际工作中,我们会需要分析一些快速变化的信号。这类信号的全过程非常短暂,但蕴含丰富的信息。在捕捉这类信号时,我们往往会丢失信号的头部。F190系列为揭开这类信号的真面目作出了有益的贡献。 
        F190系列示波表总是把波形自动地存储在很深的存储器中,无须用户的干预。示波器2×27.5K个采样点的存储器为圆柱形构造,可以保存100个通道A和B的波形,保证用户的手里总有波形信号的历史记录。 
        "回放"自动记忆功能对于分析上面提到的快速变化信号特别有用。下面以在某市区供电局的一次实地测试为例来说明这个问题。 
        市区供电局的调度室通过调度自动化系统RD800监控分布在市区各地配电所内的远方传输单元(RTU),如图4所示。

图4 供电局调度自动化系统

变送器送出的4~20mA信号转换成数字信号，再将数字信号转换成模拟信号调制到正弦波上。从RTU通过音频电缆或光缆传到前置处理系统；前置处理系统通过调制解调等预处理解调，再通过模数转换变成一个数字信号,送至后台控制系统处理。这样,调度员在主控室里就能观测到各配电所里的情况。一旦有停电或其他事件发生,调度员能在最短的时间里响应。为了保证工农业生产的正常进行及人民的正常生活,这个过程是不允许中断的。为了保证整个过程的正常运行,调度员需要不定时地监测正弦调制波的频率变化、峰峰值。如果频率偏移出允许范围,RTU将无怯将信号从电缆上送出。另外,信号在电缆中传输时,容易因为接地现象而感应噪声。这些噪声电平足够大肘,前置处理系统将无撞解调信息而造成通信中断。由于这一信号来得太快,在调度员反应过来按"Hold"键时,波形已过去了一半,只剩下后一半。而采用F190系列示波表后,调度员在整个事件发生之后再按下"回放"键,从而轻松重现全过程。利用强大的分析功能,如光标、波形放大等,调度员很快判断出信号的频率变化及电压峰峰值等,并能根据需要存储一些波形。由于台式示波器不具备这一功能,用户非常满意F190产品的表现。