Осциллограф. Часть 9. Характерные ошибки

Подавляющее большинство ошибок , которые допускаются при использовании осциллографа – это - результат незнания возможностей прибора

- непонимание процессов, измерение которых проводится

- неправильное применение прибора и пробников (датчиков).

Ошибка же, которую может допустить прибор, ничтожно мала при правильном его использовании. Поскольку переходим к ошибкам, вот тестовая осциллограмма:

Фото №79. Это не шутка. Данные на панели.

Фото №80. Повторю вот так… Короче – это осциллограмма, снятая с аккумулятора автомобиля. Теперь из этой осциллограммы сделаю несколько вырезок и поговорим о точности.

Фото №81. Вот две вырезки, панель прибора видна хорошо. На левой картинке значение напряжения установлено 5В, на правой 10В; Цена деления одной точки в клетке, левой - 2В, а в правой 1В; Цена деления клетки соответственно: 5В и 10В. А теперь посмотрите, где значение напряжения точнее отражено: на левом фото или на правом. На левом фото немного сместил нулевую линию на сетке, немножко усложнил задачу. На левом точнее. А самое точное значение, находится в клетке первого канала, верхняя строка - 14,01В. И на предыдущих двух осциллограммах это значение не изменилось. На правом фото, для примера, я развернул, меню 1 канала со значениями пороговых напряжений входного сигнала. Выбирая любое из них, вы можете «ослабить или усилить» входной сигнал. Выбирать эти значения необходимо исходя из уровня предполагаемого сигнала и стоящей задачи: посмотреть, хотите или рассмотреть или провести измерения. Привел простой пример, а из него многое становится понятно. Если сигнал от нулевой линии идет вверх - это «+» а если от нулевой вниз - инверсия и знак на осциллографе будет противоположный. Второе: из примера очевидно, что данный параметр нужно устанавливать перед просмотром(измерением) и помнить о нем. Ибо точность тоже будет зависеть от этого. Я не о значениях автоматического пересчета, там цифры, там понятно. Я о том, что глаза сначала смотрят на осциллограмму, вы видите сигнал, а его изображение идет по отношению к сетке. А разницу на фото 81 показал в точности измерения по сетке

Причин этому несколько: выбранный диапазон измерений, напряжения, в данном случае; разрешающая способность дисплея; разрешающая способность глаза. Да и толщина линии и размер точки - они же не могут быть приведены к нулевому значению. А значит, занимают место, на экране, значит и погрешность будет. А больше или меньше, это уже зависит от того, кто имеет в руках осциллограф. Еще важный момент, приводящий к ошибке:

Развертка. Самые нижние кнопки на панели, масштабирование и значение развертки. Вот здесь уже отсчет идет по оси Х. Это время. Все остальное, так же как и в предыдущем объяснении. Имеем на фото №81 значение развертки 1ms. Это означает, что клетка в «горизонтали» имеет цену деления 1ms. А точка в клетке будет равна 1\5 ms. Поэтому если мы устанавливаем два маркера, то получаем между ними временной промежуток, который точно рассчитывается в осциллографе и представляется в виде цифровых значений. А если мы просто смотрим на импульсную последовательность, с целью выявить «соответствует - не соответствует», или иную аномалию во временных промежутках импульсной последовательности - достаточно сетки. Сетка и служит неким ориентиром для быстрого сравнения. Говоря о развертке, нужно вот что еще понимать:

* Сигналы могут иметь разную длительность; форму; спектр;

* Сигналы могут изменяться при изменении режима работы, или на ХХ(сигнал маркера);

* Скорость этих изменений также может быть различной.

Поэтому отображение их на экране одного и того же сигнала может быть разным. Например: вы смотрите сигнал какого –то датчика; затем вы делаете перегазовку ДВС, нажав и резко бросив педаль газа. Если этот сигнал записать, а потом рассмотреть, многие могут увидеть на исправном датчике неисправность. Или искажение сигнала. Почему это происходит? А потому, что меняется скорость процесса. Осциллографу приходится «втискивать» сигнал в то время, которое у него было установлено изначально. Вот здесь и появляются и сглаженные выбросы, и изменение амплитуд и иная форма сигнала. Осциллограф вынужден это делать. Чтобы закончить с разверткой и масштабированием приведу сравнение. Оно может быть и не совсем техническое, но для понимания пойдет.

Имеем три типа географических карт.1 –я масштаб 1см: 250км; 2-я- 1см:10 км; 3-я- 1см:2км. Кто какую карту выберет? Правильный ответ:- вопрос некорректен. Неизвестна цель а, следовательно, и возможность применения карт. Обозначаем цель:- провести урок географии. Здесь однозначно выбирается первый вариант. Второй и третий отпадают. Просто стен в классе не хватит.

А если поставить другую задачу: доехать на автомобиле из г. Владивосток до г. Урюпинск. Первая карта в этом случае отпадает сразу. Самый удобный вариант будет вторая. Но и третью я бы тоже прихватил. До Волгограда точно доеду. А вот по области, может пригодиться и третья. Все же в одном сантиметре 10км, не все видно. Можно не там свернуть, а потом попробуй, сориентируйся…Ситуация с картами понятна?

А в реальной жизни трудно понять, почему человек, проводя измерения, ставит установки в осциллографе произвольно, которые напрямую влияют и на то, как будет выглядеть сигнал, и можно ли что-то увидеть вообще. За примерами ходить далеко не надо. Форум просмотрите. Мне где-то попадалась осциллограмма датчика детонации. На которой можно по еле заметным «прыщикам» догадаться, что датчик работает, об этом свидетельствуют и цифровые значения на канале. А нормального сигнала нет. Вот это и есть тот случай, когда человек ошибся и пытается рассмотреть… найти хутор Биндюкино на карте с масштабом 250 км. Место вроде бы видно, а хутора нет. Еще: если неправильно записать сигнал, и потом пытаться его рассмотреть - может не получиться.

Нельзя, пренебрежительно относится к настройкам в осциллографе. Это ведет к ошибкам. А еще хуже к неправильным выводам. Вот пример, не для критики, а именно для того чтобы увидеть ошибки.

Фото №82. Это осциллограммы трех разных датчиков, которые фиксируют один и тот же процесс, на одном и том же двигателе. На основе этой осциллограммы и некоторых других было проведено сравнение этих датчиков. Я высказывал свое мнение по этому вопросу, поэтому здесь просто покажу и дам пояснения. А для того чтобы было нагляднее и читалась панель прибора, я сделаю вырезку из осциллограммы, но так чтобы подлинность ее была бы очевидна. Эта осциллограмма в формате осциллографа была мне предоставлена Ю.Игнатенко(gnat)

Фото №83. Панель видна, данные есть. Графическое изображение сигналов имеется. Попробуем проанализировать то, что видим. Канал№1, я отключил, он не нужен, там сигнал датчика положения коленвала. Смотрим панель управления:

2 канал - пороговое значение 0, 1В; канал №3 -0, 5В; Есть различия. При сравнении их быть не должно. Смотрим еще. А куда это у нас подевались нулевые линии каналов? Попробуем собрать их вместе.

Фото№84. Я установил одинаковые пороги по каналам и сдвинул их поближе друг к другу.

Имеем: -одинаковое пороговое значение напряжение для всех датчиков 1 В;

И разное отображение одного и того же процесса ; И то, что все три датчика разные по конструктивному исполнению. Если со второй позицией все понятно, то последнюю позицию рассмотреть надо подробнее. Конструктивные особенности могут серьезно повлиять на конечный результат. А при сравнении тем более. Попробуем выяснить, как особенности конструкции могут повлиять на результат. Ни развертку, ни масштаб при этом менять не будем. Итак: очевидно, что датчик включенный в канал №4 имеет питание(некое опорное напряжение). По отношению, к которому и происходит изменение амплитуды сигнала и тем самым фиксируется сам процесс; По 2 каналу мы видим так же питание, но значительно большее и инверсное по отношению к возможному опорному или просто напряжению питания. А, следовательно, можно с большой степенью вероятности предположить, что сигнал датчика усилен усилителем сигнала; Канал №3 отображает сигнал с датчика, не имеющего питания, и преобразующего неэлектрические процессы в электрический сигнал за счет своих свойств. Все что я написал – наглядно видно на экране(по сетке где находятся нулевые линии) и отображено на панели цифрами на каждом канале. Посмотрим некоторые параметры, которые могут оказать влияние на форму отображения сигнала.

Фото №85. На данном фото представлены три вырезки сигналов датчиков и

приведены простые измерения. И данные измерения показывают: время нарастания амплитуды импульса во фронте различно: 13, 6ms; 10,0ms и 6 ms. (смотрим фото слева направо и вниз). Спектр сигналов при этом также различен:

73, 52 Гц; 100 Гц и 166,6 Гц. У двух датчиков разница почти в два раза. А теперь достаточно вспомнить то, что говорилось о параметрах осциллографа и параметрах сигнала выше. А если коротко напомнить, то достаточно будет сказать: при одинаковой частоте дискретизации для всех трех сигналов, очевидно, что количество выбранных точек для воспроизведения сигнала самым меньшим будет у сигнала с самым малым спектром. И отдельные моменты процесса на нем будут сглажены. Так сравнивать нельзя. Это просто отображение сигналов, для того чтобы их посмотреть. А сравнить можно? Попробуем. Для этого нужно установить развертку, масштаб и попытаться привести к одному уровню амплитуды сигналов от датчиков. Попробуем уменьшить амплитуды сигналов. Так, чтобы их значения примерно хотя бы были одинаковы.

Фото №86. Получается не очень... Но близко к тому, что хотелось бы. Причина здесь в том, что у меня на осциллографе есть только возможность переключать усиление сигнала дискретно, а плавная регулировка отсутствует. Если бы была плавная регулировка, получилось бы нагляднее. Но и так уже видно, что датчики отображают один и тот же процесс. Фактически мы видим огибающие сигналов. Они похожи. И если их совместить, они практически совпадут. Если посчитать отношение совпадений и несовпадений точек на осциллограммах датчиков, мы получим вполне приемлемый результат. Я раньше говорил, от чего зависит точность отображения и точность при измерениях. Так вот, если отклонения датчиков будут составлять даже 30% от реального сигнала, измерения можно проводить и анализировать сигнал можно. И ни о какой точности речь вести не нужно. Нужно вести речь о достаточной \ недостаточной информативности сигнала. Мы работаем сервисным оборудованием. И если сигнал позволяет определить неисправность, то такой сигнал должен быть признан достаточно информативным. Способ измерения, предложенный Ю.Игнатенко, является еще одним наглядным подтверждением сказанного. Диагносту достаточно ПОХОЖЕГО сигнала, который отображает тот или иной процесс, позволяющий сравнить сигнал и выявить отклонения. А если измерения не проводятся, а идет просто сравнение, то информации более чем достаточно. Показываю это на осциллограммах предоставленных Ю. Игнатенко.

Фото№87. Вот еще одна осциллограмма от Игнатенко. Я с ней немного поработаю. Смотрите внимательно за панелью осциллографа и сигналами.

Фото№88. Выключаю сигналы по двум каналам. Остались только №2,3 . И еще одно действие: на экране виден полный цикл работы механизма. Я его зафиксирую. Цвет у осциллограмм несколько изменился по обоим каналам. Сейчас поймете почему.

Фото №89 - скопировал данный участок осциллограммы как «образец». Образец имеет более бледный оттенок цвета соответствующего канала. Но смысл состоит вот в чем: если в прошлый раз я показывал, как совместить сигналы, то теперь мы будем СРАВНИВАТЬ сигнал. И сравнивать будем и по отдельным сигналам и полностью цикл. Изображение, которое скопировано в качестве образца, будет оставаться неподвижным, а под него мы можем подвести любой участок осциллограммы, любой временной промежуток. Я сместил осциллограммы каналов №2,3 ниже образца.

Фото №90. Обратите, внимание импульсы синхронизации на канале №3(бледный оттенок красного цвета) остались на образце на месте; нулевые линии образца и осциллограмм совмещены; Осциллограмма полностью совмещена с образцом, она просто сдвинута влево. На сколько сдвинута, можно судить по импульсу синхронизации реальной осциллограммы (он имеет более яркий оттенок красного цвета) и находится между синхроимпульсами образца. На канале №2 импульсы датчика также совмещены. Теперь смотрите разницу. Яркий желтый цвет – это основная осциллограмма, более бледный - образец. Видны несовпадения сигналов датчика? Но это нормально. Даже на исправном автомобиле, если сравнить сигналы датчика по цилиндрам они будут разными. Здесь нужно помнить о том, что датчик преобразует не электрические процессы(состояние механизма) в электрические сигналы. В электронике получить абсолютно одинаковые сигналы проблематично, а уж найти одинаково работающие механизмы - это еще проблематичнее. Да собственно этого и не нужно делать. Нужно просто определиться - работает ли данный механизм в заданном ТУ диапазоне. Если да - то он исправен. А давайте еще сдвинем осциллограмму по отношению к образцу.

Фото№92. Вот так. Количество несовпадений увеличилось. Здесь нужно сказать:

диагност, проводя сравнение, подразумевает, что сигналы на всех цилиндрах должны быть одинаковы. Но при этом он понимает, что это невозможно. А поэтому, приступая к такому сравнению, диагност всегда выбирает такой участок осциллограммы (или сигнал), который характерен для исправно работающего механизма или нормального сигнала. И по ним проводит сравнение. И обращает внимание при этом, на отклонения сравниваемого сигнала от «образца». А это сравнительный анализ. Это не измерения. При наличии «образца» всегда будет понятно - по отношению к чему «вершинка присела… или впадинка провалилась». Давайте полностью сдвинем на цикл осциллограмму.

Фото№93. Сдвинули. Вдобавок получили временной сдвиг сигнала и от датчика и сигнала синхронизации. Я сейчас вырежу кусок из осциллограммы №93, где это несовпадение есть по обоим каналам.

Продолжение в следующей части

МАРКИН Александр Васильевич

г. Белгород

Таврово мкр 2, пер. Парковый 29Б

(4722) 300-709

© 1999 – 2010 Легион-Автодата