自动化在现代经济高速发展的社会中,我们使用的电子产品越来越精细,各类参数 指标也越来越严格。在进行小批量设备或工业自动化测试时(例如,产品在出厂 前需要做某些性能检测),往往意味着对大量重复性指标的测试。市面上大多数 台式数字示波器都拥有的 Pass/Fail 功能可以很轻易地完成这项工作,它可以自 动捕捉到不符合设定要求的异常信号,把工程师从观察大量信号的过程中解放出 来,令工程师更地完成测试工作。 那么怎么用示波器来实现Pass/Fail测试呢?下面我们将给出详细的测试步 骤以供参考。 本例采用鼎阳科技SDG2000X 信号发生器和SDS1000X -E/SDS2000X 数字 示波器来模拟Pass/Fail功能的实际运用。(连接方式如图所示)
首先,我们用信号源模拟实际的规律性输出(此处模拟产品为良品的指标), 输出一个 2V,1KHz 的方波,输入到示波器,然后在示波器操作界面进入 Pass/Fail 功能。示波器的详细操作步骤为: 1. 在配置设置“Utility”中选择“通过测试”— “允许测试”; 2. 选择“规则设置”,选择 X 轴和 Y 轴的水平调节和垂直调节范围(调节 范围是当前档位的系数),通过‘规则设置’设定符合标准的条件,本例采用的 设置: 时基档位为 500μs,幅度档位为 500mV ; X 轴系数为 0.12div,即允许 0.12 个当前时基档位的通过范围 (500us*0.12= 6μs); Y 轴系数为 0.20div,即允许有 0.20 个当前幅度档位的通过范围 (500mV*0.2= 100mV ); 3. 选择是否开启显示信息(开启显示信息则会在屏幕右上角看到信号通过 和失败的帧数及总帧数)、失败即停(检测到失败信号后停止采集)和检测到失 败信号是否发出蜂鸣声报警提示;
4. 在信号源中选择通道合并功能,人为设置添加一个 10Hz,200mV 的脉 冲信号作为异常信号(此处模拟产品为不良品的指标),每当这个脉冲出现,都 会使信号超出之前设置的容限模板,系统会捕捉到异常波形,通过停止采集并发 出蜂鸣声通知到测试人员。 点击返回和打开操作软键,此时通过测试功能开始运行。接下来我们可以在 示波器中看到下图的输出显示:
如上图所示,黑色区域为我们设定的通过标准范围,当脉冲信号出现在蓝色 背景区域时,即超出容差模板,波形测试失败。反之,信号只要在黑色通道,则 会被系统自动判定为通过。 因此,当信号的频率或幅度波动过大或者有其他干扰信号,从而导致输 入信号超出容差模板的时候,系统会认为这一帧信号测试失败。 上例设置了失败即停并且输出蜂鸣声报警,在总共29帧的输入信号中,前 28帧都是属于测试通过的波形,在第29帧出现了测试失败的波形,示波器停止 采集并且发出蜂鸣声。接下来我们通过屏幕右上角显示的信息可以粗略地分析信号失败率。把“失 败即停”选项关闭,然后采集一段时间的数据。可以看到得到的数据如下图所示: 由前文可知图中信号是由两个信号合并而成,分别为2V,1KHz 的方波和 200mV ,10Hz 的脉冲信号。我们从显示的信息可以得知测试失败的波形有272 帧,测试通过的波形有3567帧,信号总共3839帧。我们可以从这些信息做出下 列的分析: 导致测试失败的信号是我们使用信号源输出的一个频率只有10Hz 的脉 冲信号,可认为每一帧失败的波形中只有一个脉冲,一帧信号有七个方波,其中 有一个脉冲会导致测试失败。则被判定为Fail的帧数等同于导致测试失败的脉冲 数量,为272个。在3839帧波形中,每帧波形有7个周期的方波。所以,失败率 为272/(7*3839)=0.010121…而10Hz/1000Hz=0.01 。排除示波器死区时间 和开始采集时间不确定等因素的影响,这个数据基本上和理论数据一致。 此外,鼎阳示波器的后面板有Pass/Fail Out通道,每当检测到失败波形 的时候,示波器都会输出一个TTL脉冲信号。我们在重复性测试或者工业化测试时可以使用BNC线连接此接口,利用该TTL脉冲信号来做一些针对不良品的 措施(例如简单的加一个蜂鸣器或者其他更系统详细的方式)。我们可以通过 下面的例子来了解这个功能。 在上面实验的基础上用BNC线把SDS2000X 示波器后面板的Pass/Fail Out 接口连接到另外一个示波器SDS1000X -E的通道1。然后在SDS2000X 示波器进 行如下设置:“Utility”—“Aux输出”—“Pass/Fail”。当检测到测试失败的 信号时,示波器后面板的Pass/Fail接口会输出一个TTL脉冲。如图,我们可以看到在输入了43帧方波信号之后,出现了两帧超出容差模板 的信号,这两帧信号都是测试失败的信号。在上图中我们可以看到,在SDS1000X -E示波器中我们捕捉到了两个脉冲信 号,这个跟上述两帧超出容差模板的波形的数量是一致的。在实际应用中,我们 可以根据失败波形给出的TTL信号来做一些应对不良品的措施。 Pass/Fail功能在确保批量产品的重复性测试和工业自动化方面都有很 的表现,可以确保批量产品的指标一致符合要求,并成功筛选出不良品,且可以 从示波器后面板的Pass/Fail接口获得一个TTL脉冲信号。我们可以利用此脉冲作 为激励信号来推动其他设备,从而对不合格的产品采取相应的措施,使得产品出 厂的质量得到保证。
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