DS1000B在爆震信號測試中的應用

引言

        自內燃機誕生至今，其燃燒問題一直為整個內燃機工業(yè)領域的眾多工程師、學者所探討和研究。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，科學家們在尋找新的替代能源的同時也在不斷的提高內燃機的燃燒效率和降低廢氣排放量。爆震現(xiàn)象是內燃機的一種不正常燃燒現(xiàn)象，它會導致內燃機燃燒效率降低，降低設備使用壽命，嚴重時甚至直接損害設備，在發(fā)動機設計、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公司設計生產的DS1000B系列數(shù)字示波器在測試發(fā)動機爆震信號中的應用。

應用實例

圖一 DS1204B示波器

       在設計和制造發(fā)動機的時候，需要檢測發(fā)動機的爆震情況。在檢測到爆震信號后，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爆震。現(xiàn)代發(fā)動機技術廣泛使用的點火提前裝置也可以通過推遲點火提前角，有效地抑制爆震，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*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連接到爆震傳感器、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)動機產生的爆震信號：

       下圖中，CH4即爆震信號，他起始于點火信號（CH3）之后幾個毫秒內不等，CH1和CH2為點火相關的控制和狀態(tài)信號。

圖二 爆震信號

示波器應用簡介

       示波器作為此檢測系統(tǒng)中*重要的測試工具，其性能的優(yōu)劣直接關系到檢測結果的準確性，在爆震信號的測試中，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，*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極高的要求，而DS1000B示波器采用的內部枯燥結構設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。特別如爆震這類不規(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果。

捕獲和觸發(fā)方式豐富

       形如爆震這一類的信號，有噪聲的特性，一般檢測時*關注的指標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置下測試，這就導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，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)劣的重要指標之一，DS1000B具有USB Device，雙USB Host，LAN（符合LXI標準），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設計之初就將方便用戶使用作為研發(fā)的基準之一，因此其具有多種人性化設計，例如測量和存儲的快捷鍵、功能按鍵的背光設計等。