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DS1000B在爆震信號測試中的應(yīng)用

來源:鎮(zhèn)江泰蘭德精密機械有限公司   2014年02月10日 23:20  

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bao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bao震情況。在檢測到bao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bao震?,F(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bao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zui大帶寬為200 MHz,具有2 GSa/s實時采樣率。在此我們以DS1204B進行測試。

       將DS1204B連接到bao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bao震信號:

       下圖中,CH4即bao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zui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bao震信號的測試中,DS1204B的*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,zui大瞬間干擾達到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*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bao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bao震這一類的信號,有噪聲的特性,一般檢測時zui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。

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