DS1000B在爆震信號(hào)測(cè)試中的應(yīng)用

引言

        自?xún)?nèi)燃機(jī)誕生至今，其燃燒問(wèn)題一直為整個(gè)內(nèi)燃機(jī)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(chē)工業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，科學(xué)家們?cè)趯ふ倚碌奶娲茉吹耐瑫r(shí)也在不斷的提高內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率和降低廢氣排放量。爆震現(xiàn)象是內(nèi)燃機(jī)的一種不正常燃燒現(xiàn)象，它會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)燃燒效率降低，降低設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至直接損害設(shè)備，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)中，都需要詳盡測(cè)試并竭力避免。

        示波器作為現(xiàn)代測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的主要工具之一，越來(lái)越多的被各行各業(yè)所選擇。且使用示波器檢測(cè)信號(hào)直觀易見(jiàn)，可以同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析，極大的簡(jiǎn)化了測(cè)試流程，方便了測(cè)試工作的開(kāi)展。下面我就簡(jiǎn)單介紹一下RIGOL公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DS1000B系列數(shù)字示波器在測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)中的應(yīng)用。

應(yīng)用實(shí)例

圖一 DS1204B示波器

       在設(shè)計(jì)和制造發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，需要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震情況。在檢測(cè)到爆震信號(hào)后，可以通過(guò)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(lái)消除爆震。現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)廣泛使用的點(diǎn)火提前裝置也可以通過(guò)推遲點(diǎn)火提前角，有效地抑制爆震，以保障發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)時(shí)采樣率。在此我們以DS1204B進(jìn)行測(cè)試。

       將DS1204B連接到爆震傳感器、點(diǎn)火器、控制器等電路節(jié)點(diǎn)上，注意連接的時(shí)候要正確接地，以減小噪聲信號(hào)的干擾。打開(kāi)觸發(fā)菜單，選擇合適的觸發(fā)方式——一般選擇點(diǎn)火控制信號(hào)為觸發(fā)源，選擇邊沿觸發(fā)方式。再將四路信號(hào)調(diào)節(jié)到屏幕上合適的位置，就可以接通電路進(jìn)行測(cè)試了。

       打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)示波器，示波器捕捉到發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的爆震信號(hào)：

       下圖中，CH4即爆震信號(hào)，他起始于點(diǎn)火信號(hào)（CH3）之后幾個(gè)毫秒內(nèi)不等，CH1和CH2為點(diǎn)火相關(guān)的控制和狀態(tài)信號(hào)。

圖二 爆震信號(hào)

示波器應(yīng)用簡(jiǎn)介

       示波器作為此檢測(cè)系統(tǒng)中*重要的測(cè)試工具，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在爆震信號(hào)的測(cè)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(dòng)機(jī)測(cè)試車(chē)間，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的噪聲、點(diǎn)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(jí)的噪聲信號(hào)存在，如圖三中的CH1通道信號(hào)就是在去除DS1000B的屏蔽后測(cè)試得到的信號(hào)。從圖中可以看到，*大瞬間干擾達(dá)到230mV峰值，而爆震信號(hào)本身的幅度只有150mV左右，在這樣的環(huán)境下如果想測(cè)試到完整的信號(hào)對(duì)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(jì)極大程度屏蔽了噪聲。

圖三 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)，且可視角度較大，易于觀測(cè)信號(hào)。特別如爆震這類(lèi)不規(guī)則信號(hào)在普通的黑白屏幕示波器界面上觀測(cè)，很難區(qū)分四路信號(hào)，不能清晰的觀察到測(cè)試結(jié)果。

捕獲和觸發(fā)方式豐富

       形如爆震這一類(lèi)的信號(hào)，有噪聲的特性，一般檢測(cè)時(shí)*關(guān)注的指標(biāo)就是峰峰值等電壓大小類(lèi)參數(shù)。而由于兼顧到波形觀測(cè)的完整性，又需要在大時(shí)間檔位的設(shè)置下測(cè)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(kāi)峰值檢測(cè)就可以解決此類(lèi)問(wèn)題；同時(shí)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(lèi)特別是不規(guī)則信號(hào)。

圖四 普通捕獲方式得到的信號(hào)

其他特性

       現(xiàn)代測(cè)試測(cè)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(kāi)放式的編程資源給用戶提供了****的便利。

       且DS1000B設(shè)計(jì)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(jì)，例如測(cè)量和存儲(chǔ)的快捷鍵、功能按鍵的背光設(shè)計(jì)等。