許多今天的臺式示波器都可提供多個級別的測試標(biāo)準(zhǔn)。這些測試標(biāo)準(zhǔn)被分成兩大類：模板或樣板測試和參數(shù)極限測試。模板測試是將捕獲到的波形與用戶定義的模板進(jìn)行比較。參數(shù)極限測試基于的是波形測量的值，比如幅度或頻率。在每個類別中，你都可以選擇合適的邏輯操作來定義波形是否通過。對一個實際波形進(jìn)行pass/fail測試是最好的解釋途徑。

 

本例將使用超聲波傳感器作為待測設(shè)備。該設(shè)備會產(chǎn)生一個時長約為600μs的40kHz脈沖串，并且該脈沖串呈現(xiàn)指數(shù)形式的上升和衰減。這里舉一個很簡單的測試?yán)?，即?chuàng)建一個圍繞波形的簡單容差模板，然后測試波形是否在這個模板之內(nèi)。本文所用示波器的pass/fail測試支持多達(dá)8個測試條件。每個測試條件被稱為Qn，可以單獨設(shè)置為模板測試或參數(shù)極限測試。

 

圖1顯示了用測試條件Q1創(chuàng)建的容差模板和波形。容差模板是通過設(shè)置用戶輸入的水平和垂直測試限值創(chuàng)建的。示波器供應(yīng)商也提供相關(guān)的模板創(chuàng)建工具，但不是直接在波形基礎(chǔ)上創(chuàng)建。模板可以通過加載模板(Load Mask)功能導(dǎo)入示波器。

 

如果波形的所有點都在模板內(nèi)，Q1測試條件就為真。測試條件的其它選擇是，如果所有點在模板外邊為真，如果有任意點在模板內(nèi)為真，或有任意點在模板外為真。

圖1：可以圍繞待測設(shè)備的輸出波形建立一個容差模板。模板極限值在垂直和水平方向距波形上每個點都有0.2格遠(yuǎn)。

 

這個測試告訴我們波形完全在模板內(nèi)。但如果波形幅度太小但仍位于模板內(nèi)怎么辦。我們可以增加一個波形的峰峰幅度測試，確保它具有最小的幅值。如圖2所示，測試Q2的測試標(biāo)準(zhǔn)是與峰峰幅度進(jìn)行參數(shù)比較，看是否超過130mV。

圖2：第二個測試條件驗證波形的峰峰電壓必須超過130mV。

 

這個測試條件與前面Q1中的模板測試一起，要求所有測試條件為真(與邏輯)才能產(chǎn)生“通過”結(jié)果。其它選擇包括“任意真”，“全部假”，“任意假”，“所有Q1-Q4或所有Q5-Q8”，以及“任意Q1-Q4與任意Q5-Q8”。

測量調(diào)制包絡(luò)的上升時間和下降時間是另一個所需的測試。如果直接對捕獲的波形做這種測試是很難的。然而，如果你抽取出調(diào)制包絡(luò)，你就能方便地測量上升和下降時間。通過使用絕對值(全波整流)然后對結(jié)果進(jìn)行低通濾波實現(xiàn)解調(diào)。低通濾波器可以用示波器的增強分辨函數(shù)實現(xiàn)。圖3顯示了這種操作以及對調(diào)制包絡(luò)上升和下降時間的測量。抽取出來的包絡(luò)被疊加到原始波形上，用于展示它跟蹤40kHz載波峰值的完美程度。上升和下降時間是對數(shù)學(xué)跡線F1測量得到的。載波的頻率則是對原始波形C1測量得到的。

圖3：數(shù)學(xué)函數(shù)F1抽取出調(diào)制包絡(luò)，然后對包絡(luò)進(jìn)行上升和下降時間的測量。

 

測試條件Q3基于的是40kHz±400Hz的C1頻率。上升時間用作測試Q4的基礎(chǔ)，必須在平均值67 μs的±2μs之內(nèi)。同樣，Q5測試的上升時間要求處于標(biāo)稱值99 μs的±2μs之內(nèi)。

 

用峰峰值測試波形幅度只是測試了波形上的單個樣本對(最大－最小樣本)。它并沒有看到整個捕獲的波形。你可以創(chuàng)建一個圍繞調(diào)制包絡(luò)的模板(跟蹤所有載波峰值)然后測試包絡(luò)是否在模板之內(nèi)來做到這一點。圖4顯示了采用6個“與”測試條件的最終測試。

圖4：使用6個測試條件實現(xiàn)的完整測試設(shè)置，包括兩個模板，峰峰幅度，載波頻率以及調(diào)制包絡(luò)的上升與下降時間。

 

最后一步是選擇根據(jù)測試結(jié)果采取的動作。共有6種可能動作可以選擇：

 

● 停止采集

 

● 保存波形

 

● 發(fā)出可聞告警

 

● 保存測試的硬拷貝

 

● 產(chǎn)生實驗室筆記本(LabNotebook)報告

 

● 從示波器的輔助輸出連接器輸出一個電子脈沖

 

任意或所有這些動作都可以作為測試結(jié)果加以執(zhí)行。另外，狀態(tài)寄存器會報告測試結(jié)果，示波器也可以向外部控制器發(fā)出一個服務(wù)請求。

 

大多數(shù)測試工程師會問到測試時間，這與示波器的型號有關(guān)。對這種示波器來說，調(diào)制包絡(luò)的基本信號采集和計算大約要花43ms時間。如果你開展所有測量(參數(shù)P1到P4)，這個時間將增加到51ms。針對所有6個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試將使總的測試時間延長至68ms。測量與測試只是給基本采集增加25ms的時間。如果想要使用IEEE-488(假設(shè)250kbps)將數(shù)據(jù)傳送到外部控制器，需要花10ms的時間傳輸2500個點的波形。從這個角度看，所有測量與測試仍然必須完成。pass/fail測試只需要你傳送測試結(jié)果，不必再編寫所有的測試代碼。

 

pass/fail測試是在測試中使用示波器的一種極好方法，不僅快速靈活，而且十分高效，可以用一臺儀器完成信號采集、數(shù)據(jù)處理、測量和測試功能。