用示波器測量

科目：

皮斯科普通用
Picscope：調節電壓
Picscope：設定每個格的時間
Picscope：設定觸發
Picscope：比例與偏移
福祿克：一般
Fluke：開啟示波器並連接測量電纜
Fluke：設定零線
Fluke：設定每格的電壓和時間
福祿克：設定觸發器
Fluke：啟用或停用平滑功能
Fluke：啟用頻道 B
Fluke：使用電流鉗測量
佔空比的範圍視圖
曲軸和凸輪軸訊號的範圍影像
間接噴射式汽油引擎噴油嘴的範圍視圖
共軌柴油引擎噴油嘴示意圖

皮斯科普一般：
在進行複雜的診斷時，示波器是不可或缺的。示波器有不同的變體：整合在讀取設備中（例如使用 Snap-on）、「手持式」示波器（Fluke，也在本頁中進行了描述），並且可以連接到電腦/筆記型電腦。後者適用於 Picscope。此示波器的硬體內建於一個盒子中，可透過 USB 3.0（印表機）連接線連接到裝有 Windows 或 Macintosh 作業系統的電腦。

我們在電腦上使用Picscope軟體。示波器的硬體支援軟體中的各種功能；因此，更廣泛（也更昂貴）的範圍可以比入門級版本提供更多的軟體。 Picscope 2204a 的售價為 120 歐元起，適用於大多數汽車應用。該圖顯示了汽車（4000 系列）範圍。

以下段落描述了 Picscope 測量的基本設定。

Picscope：調節電壓：
開始測量的設定之一是設定我們期望測量的最大電壓。打開程序後，秤設定為“自動”。如果電壓等級顯著變化，這個位置可能會對我們不利。在汽車應用中，大多數情況下 20 伏特的電壓就足夠了。要進行設置，我們點擊紅色箭頭下方的“20 V”按鈕。隨後開啟的選單顯示不同的選項，範圍從 50 mV 到 200 V。在此測量中，選擇了 20 V。要測量的最大電壓位於左側 Y 軸，由綠色箭頭指示。

在此範例中，我們測量 12 伏特的穩定電池電壓。

當測量電壓高於設定電壓（本例中）20 伏特時，螢幕頂部將顯示「通道超範圍」訊息。然後應增加電壓等級。使用選單按鈕左右的箭頭，可以在不打開選單的情況下逐步升高和降低電壓。

Picscope：設定每格時間：
當我們將電壓設定為最大 20 伏特後，可以設定每個分區的時間。若要設定此時間，請按一下時間設定按鈕（紅色箭頭旁邊）。在出現的選單中，我們選擇每個分割區所需的時間。圖中圈出的是 5 ms/div。

點擊 5 ms/div 後，您將看到 X 軸底部每個格的時間增加，從 0,0 到 50,0。在此範例中，從 0 到 10 毫秒的時間以綠色圈出。

時間設定取決於我們要測量的組件、系統或流程；

啟動或相對壓縮測試時的電瓶電壓：每格1秒；
來自感測器和執行器的訊號：10 至 100 ms/div。

在測量過程中，可以調整時基以在螢幕上顯示正確的訊號。

Picscope：設定觸發器：
恆定電壓，例如前面範例中的板載電壓，也可以使用標準萬用電表進行測量。非恆定電壓，例如來自感測器或 PWM 控制的強烈變化的訊號電壓，不能或很難透過電壓表顯示。對於 PWM 或占空比，電壓表將指示平均值。我們用示波器測量此類電壓。下圖是內部風扇的 PWM 控制。如果沒有觸發設置，圖像會繼續在螢幕上跳躍。

塊電壓不斷地在螢幕上跳動。脈衝寬度的變化不明顯可見。為了固定影像上的電壓，但仍繼續即時測量（暫停時看不到變化），我們使用觸發器。在 Picscope 軟體中，這稱為「激活」。該功能可以在螢幕底部欄中找到。在此測量中，以下啟動狀態：“無”。因此沒有觸發器處於活動狀態。

下圖顯示了啟用觸發器的影像。我們選擇（重複）。螢幕上會出現一個黃點；這是觸發點。使用滑鼠我們可以將該點移動到電壓範圍內的任何其他位置。

測量訊號時，也可能需要在下降沿觸發；例如，在測量噴油器的電壓模式時，因為控制從該點開始。您可以如下進行設定：按一下「進階觸發器」按鈕（圖中的紅色箭頭）。將開啟一個新螢幕，您可以在其中將“簡單邊緣”處的方向從“上升”更改為“下降”（藍色箭頭）。從那一刻起，訊號中的觸發點位於下降沿（綠色箭頭）。

您也可以在此選單中透過多種方式設定觸發器；例如，曲軸訊號包含 35 個齒和一個缺失齒。這可以透過 35 個脈衝之間的間隔來識別。透過「脈衝寬度」功能，觸發器可以設定為缺齒形成的空間

以下範例顯示了噴油器的電壓影像。就像前面範例中乘客室風扇的 PWM 控制電壓一樣，該訊號會在螢幕上跳躍。

設定觸發點後，訊號固定在螢幕上（見下圖）。訊號有固定的起始點；控制從噴油嘴接地的地方開始。加速時，會發生加濃：噴油嘴打開較長時間噴射更多燃油。在這種情況下，ECU 會在較長時間內將噴油器切換至接地狀態。這可以在下面的示波器圖像中看到。

減速時，燃油噴射停止：在這種情況下，噴油嘴不會接地。然後電壓保持恆定（約 14 伏特）。由於我們在此測量中將觸發設置在下降沿，因此減速度並不清晰可見。只有在關閉觸發器後，我們才能看到電壓仍保持在 14 伏特，但一旦恢復注射，影像就會再次在螢幕上跳動。

Picscope：比例與偏移：
來自 ABS 感測器（霍爾）的擋塊訊號具有較小的電壓差。下面的示波器影像顯示了直接在 ABS 感測器上測量的影像。 ABS 控制單元包含一個增加電壓差的電路。在診斷 ABS 感測器時，此範圍影像不夠清晰。透過改變比例和偏移量可以放大訊號。

在下面的測量中，通道 B 連接到與通道 A 相同的電線。測量結果相同，但其他設定改善了訊號。綠色箭頭表示您可以更改比例和偏移的位置之一。

訊號放大：我們現在測量電壓：12 伏特和 14 伏特。
可以調整偏移以在正確的高度顯示訊號。偏移量為 0% 時，Y 軸上可見 0 到 2 伏特之間的電壓。

福祿克一般：
示波器（簡稱示波器）是一種圖形電壓表。電壓以圖形方式顯示為時間的函數。範圍也非常準確。
時間可以設定得非常小，以便可以完美地顯示來自 lambda 感測器等感測器或註射器等執行器的訊號。

下圖是數位示波器，用於車庫、測試和開發室以及培訓。當然，這也可能來自不同的品牌，但它們通常看起來幾乎相同。操作也幾乎相同。示波器頂部有一個紅色和一個灰色的連接。它們是通道 A 和 B。接地連接位於中間。
可以在一個螢幕上同時進行兩項測量（分別為 A 和 B）。這也可以從這張圖片看出。測量值 A 位於頂部，測量值 B 位於底部。這樣可以輕鬆比較 2 個不同感測器的訊號。預設情況下，通道 A 用於單次測量。

示波器可以測量直流和交流電壓。例如，引擎室中的感知器向引擎控制單元發送訊號。可以透過示波器測量來檢查該訊號。透過這種方式，可以檢查感測器是否有缺陷或是否存在例如電纜斷裂或插頭連接上的腐蝕。

影像中測量了電池電壓。零線（左下黑線）和測量電壓（A上方粗線）之間有7個方框。每個盒子稱為一個分區。

每個分區需要設定的電壓設定為 2 V/d（螢幕左下角）。這意味著每個盒子都有 2 伏特電壓。因為零線和訊號之間有7個方框，所以可以用簡單的乘法來決定指示線是多少伏特； 7*2 = 14 伏。影像中也顯示了平均電壓（14,02 伏特）。

Fluke：開啟示波器並連接測試引線：
必須按下設備左下角的綠色按鈕才能開啟示波器。要使用示波器進行測量，紅色測量引腳必須放置在通道 A 中，黑色測量引腳必須放置在 COM 連接中。
要測量訊號，必須將紅色測量引腳（通道 A，正）放置在感測器的訊號連接上或分線盒中的正確位置。黑色測量針（COM）必須放置在車身上良好的接地點或電池的接地點上。
測量單一電壓時，僅使用通道 A 和 COM 連接就足夠了。

當需要進行測量並比較兩個電壓影像時，可以使用通道 B。測量探頭必須插入連接 B，且示波器中的通道 B 必須開啟。

示波器有“AUTO”按鈕。此功能可確保示波器本身搜尋輸入訊號的最佳設定。此功能的缺點是並不總是顯示正確的訊號；示波器會不斷更改幅度（訊號的高度）和頻率（訊號的寬度）不斷變化的訊號的設置，從而存在危險。當必須相互比較兩個具有不同時間設定的電壓影像時，可能會變得非常困難。因此，最好手動設定示波器並使用相同的設定執行多次測量。以下介紹如何手動設定示波器。

Fluke：設定零線：
示波器開啟後，零線通常會自動設定在螢幕的中間位置。如果設定為每格 1 伏，則範圍僅為 4 伏特。所以只有 4 伏特電壓適合螢幕。當測量到更高的電壓時，線將落在影像之外。

為了使整個電壓影像適合螢幕，零線必須向下移動。這可以在圖像中看到。零線設定在螢幕的底線。

現在零線位於底部，示波器設定為 1 V/d，則可以顯示最大 8 伏特的電壓（8*1 = 8 V）。這對於測量電源電壓或來自主動感測器（最大 5 伏特）的訊號來說很好，但不足以測量更高的電壓，例如電池電壓或燈兩端的電壓。

Fluke：設定每格電壓和時間：
如前所述，必須正確設定每個格的伏數，以確保電壓影像適合螢幕。設定每個分區的正確時間也很重要。本節描述了設定。
如果每格的伏數太低，測量結果將無法顯示，但如果每格的伏數太高，則只能看到小訊號。在理想的測量中，訊號將在整個螢幕上可見。
在影像中，使用帶有 mV 和 V 的按鈕調整每個格的伏數。按 mV 可減少每格的時間，按 V 可增加它。

透過設定每個分區的時間，可以更改測量發生的時間。若設定每格 1 秒 (1 S/d)，線條每秒移動一格。這也可以從張力線上看出；該線每秒從左向右移動一個格。根據測量的類型，需要增加或減少時間。當測量噴油嘴的電壓曲線時，時間設定必須設定得低於測量佔空比時的時間設定。
您可以按下“TIME”按鈕左側的“s”來增加它。您可以使用“ms”來減少它。 A、B頻道時間設定相同；不能為通道 A 設定與通道 B 不同的時間進程。

福祿克：設定觸發器：
測量電池電壓等電壓時，無需觸發。電池電壓（如「一般」部分所示）是一條直線，必須計算零線和訊號之間的分界線。直線是常數。只有當電池充電或消費者打開時，線的高度才會改變。在後一種情況下，該線會隨著時間的推移而變低。

測量感測器訊號時，電壓線不會恆定。張力線的高度將在螢幕上來回移動。當然，可以使用HOLD按鈕暫停圖像，以便可以查看圖像，但這並不理想。然後必須在正確的時間按下 HOLD 按鈕。第二個缺點是，由於影像被凍結，因此不會顯示訊號變化。觸發功能為此提供了解決方案。透過設定觸發器，螢幕上的電壓影像將凍結在設定點。然後測量將繼續，因此如果條件（例如速度或溫度）發生變化，訊號的形狀也會改變。

觸發符號如下：

上升沿觸發。此觸發功能將電壓影像保持在增加的位置。

下降沿觸發。這是上升沿的相反符號。此觸發功能在電壓首次下降時保持電壓影像。

若要移動板機，請按 F3 鈕（請參閱圖）。使用箭頭鍵上下移動扳機。使用向左和向右箭頭將觸發器從上升沿變更為下降沿。

底部兩張影像顯示了以兩種不同方式觸發的相同電壓影像。

上升沿觸發：
此圖顯示了訊號上升沿上的觸發。因此，只要測量感測器訊號，示波器就會凍結影像。如果未設定觸發器，則該訊號將在螢幕上不斷從左向右滾動。

下降沿觸發：
對於相同的測量，觸發器設定為下降沿。在此圖像中，您可以清楚地看到圖像是相同的，但訊號稍微向左移動。此觸發功能可將影像保持在下降的位置。

顯然觸發器不是暫停顯示的方法。一旦被測物體關閉或訊號發生變化，影像中的訊號就會發生相應變化。
這可以在圖中看到；扳機位於同一點，但水平張力線在這裡變得兩倍多。 1,5 伏特 (1500mV) 電壓現在的活動時間為 110μs（微秒），而不是先前測量的 45μs。

Fluke：啟用或停用平滑功能：
由於示波器非常精確，因此影像上總是會存在一些雜訊。這可能會非常令人不安，尤其是在需要仔細檢查電壓影像的情況下。為了平滑訊號，可以選擇“平滑”功能。下一個測量是在燃油壓力感知器處進行的。它位於共軌柴油引擎噴油嘴的燃油軌上（如下圖中的紅色箭頭所示）。

平滑功能可以透過執行以下三個步驟來設定：

Fluke：啟用頻道 B：
當測量訊號時，通常需要測量兩個彼此相關的訊號。例如，這可以是相對於時間測量的凸輪軸訊號和曲軸訊號。然後，兩個感測器的電壓曲線整齊地顯示在另一個感測器的下方，從中可以得出有關分佈時間的結論。

若要開啟通道 B，必須按下示波器右側的黃色按鈕。
螢幕上出現選單後，可以使用箭頭按鈕選擇正確的選項。可以使用 F4 按鈕確認該選項。螢幕頂部顯示 F4 ENTER。通道 B 也可以透過此按鈕再次關閉。

下圖顯示了按下黃色按鈕後出現的選單。在左側選單中，在 B 下選擇“OFF”。可以使用箭頭鍵將其設定為“ON”。此外，必須選擇“Vdc”(DC) 選項。這可以在右圖中看到。使用 ENTER 確認每個選項後，該選單將消失，並且可以使用通道 B 進行測量。

Fluke：使用電流鉗測量：
示波器只能測量電壓。即使使用電流鉗測量電流，示波器也會從電流鉗接收電壓。本節介紹如何使用電流鉗進行測量。為了更好地理解它，這裡有一個使用萬用表.

電流鉗也可用於萬用電錶。電流鉗包含霍爾感測器。霍爾感測器測量穿過電流鉗測量鉗口的磁場。此磁場在電流鉗中轉換為電壓（高達 5 伏特）。
如果萬用電錶的內部保險絲在電流高於10安培時會失效，則可以用電流鉗測量數百安培的電流。電流鉗傳輸的電壓比實際電流小100倍。這是因為轉換係數為 10 mV/A。電流鉗上也有說明。
確保電流鉗設定在第一個位置，因此不是 1mV/A（轉換係數 1000）

當夾鉗連接到萬用電錶的電壓連接時，夾鉗打開併校準，直到萬用電錶指示0伏，夾鉗可以放置在感測器或執行器的電纜周圍。在讀取萬用電表時必須考慮轉換係數；萬用電表指示的每毫伏其實是 1 安培。
很容易記住，讀取的值必須乘以係數 100；當顯示幕顯示 0,25 伏特時，實際電流為 (0,25*100) = 25 安培。
如果在另一次測量期間顯示器上顯示的值為 1,70 伏特，則實際電流也會高出一百倍，即 170 安培。
基本上，小數點向右移動兩位。

前面的例子是用萬用電表測量，因為用示波器測量可能更容易理解一點。相同的電流鉗也可以連接到示波器。鉗形表的紅色和黑色電纜必須插入通道 A（或 B）和鉗形表的 COM 連接。

此時示波器設定為安培。首先轉動校準旋鈕校準電流鉗，使示波器顯示 0A。
當電流鉗傳輸 0,050 伏特的電壓時，示波器將以 100 倍轉換該值，因為每 10 mV 實際上是 1 安培。示波器顯示器現在將顯示 5 安培。

電流鉗非常快。利用此功能甚至可以測量噴油嘴的電流。利用示波器的雙通道功能，可以在通道 A 上測量電壓曲線，在通道 B 上測量電流曲線。電壓、電流曲線排列整齊。

佔空比的範圍視圖：
佔空比用於調節流向消費者的電流。下圖顯示了燈的示意圖，右側是示波器的圖像。此圖顯示電壓連續接通和斷開。電壓在 0 至 12 伏特之間變化。每個格（格）為 2 伏，因此六個格意味著當用電設備開啟時電壓始終為 12 伏，當用電設備關閉時電壓始終為 0 伏特。

示波器的正極電纜連接到燈的正極。接地電纜連接到示波器的 COM 介面和車輛的接地端。示波器就像萬用電表一樣，測量正負電纜之間的電壓差。當燈打開時，燈的正極端子上有12伏特的電壓。接地電壓始終為 0 伏特，因此當燈打開時，電壓差為 12 伏特。這可以在示波器影像中透過寫著「開」的高線看到。
當燈關閉時，電壓差將為 0 伏特。然後，正極線和負極線的測量電壓均為 0 伏特。這也將在示波器螢幕上與零線的虛線相等的線上可見。在上圖中，此部分也標記為「關閉」。

測量佔空比時，必須考慮用電設備是正極連接還是接地連接。範圍圖像將是相反的。欲了解更多信息，請參閱頁面佔空比。

曲軸和凸輪軸訊號的範圍影像：
示波器還允許在同一時間範圍內測量多個組件之間的相互關係。這可用於檢查感測器是否在正確的時間發出訊號。示波器影像中可以看到一個範例，其中將曲軸訊號與凸輪軸訊號進行比較。

透過比較這兩個訊號，可以檢查分配的時序是否仍然正確。有關這些信號的更多說明可以在頁面上找到曲軸位置感知器.

間接噴射式汽油引擎噴油嘴的範圍視圖：
使用執行器（例如噴油嘴），可以依序顯示電流和電壓趨勢。在下圖中，電流訊號顯示為黃色，電壓訊號顯示為紅色。在 0.00 秒時，噴油嘴由 ECU 控制。然後電壓從 14 伏特降至 0 伏特。因此，噴射器接地。在那一刻，電流開始流動；黃線將會上升。在 1,00 ms 時刻，電流足夠高，可以將噴油器針從其座上抬起；噴油嘴打開並噴射燃油。噴油嘴仍受控制。
在時間 2.4 ms 處，ECU 的控制停止。紅線升至 52 伏特。這是由於線圈帶電而發生的感應。從那時起，電壓和電流都會下降。在 3,00 ms 時，可以在電壓影像中看到一個凸起。此時噴油器針關閉。注射現已完成。

因此，可以在示波器影像中看到實際的注射時間。因此，注射不會在 0,00 到 2,4 ms 之間開始和結束，而是在 1,00 到 3,00 ms 之間開始和結束。這與注射針的慣性有關。這是一個機械部件，針必須克服彈簧力移動。關閉時，還需要 0,6 ms 的時間，噴油嘴針才會被彈簧壓回其座。
此範圍影像可用於確定噴油嘴是否仍在開啟和關閉。對於嚴重髒污或有缺陷的噴油器，電壓和電流訊號中看不到任何波動。如果這兩個點平坦，則控制正常，但噴油針沒有機械運動。因此，這可以排除控製或接線有缺陷的可能性，您可以集中精力檢查噴油器。

在下面的示波器影像中，四個噴油器影像依序顯示。紅色噴油嘴影像是1 號汽缸，黃色是2 號汽缸，綠色是3 號汽缸，藍色是4 號汽缸。透過將這些影像放在另一個下方，四缸引擎的點火順序(1-3- 4 -2) 可見。

共軌柴油機噴油嘴示意圖：
示波器影像顯示了共軌柴油引擎噴油嘴的電壓和電流曲線。連續進行兩次注射，即預注射和主注射。
當噴油器打開時（預噴射期間），它會以 70 伏特的電壓非常短暫地啟動。 ECU 中的電容器可實現高電壓。此時，電流高達20安培。透過這種高電壓和高電流，噴油器針閥打開得非常快。然後電壓被限制並保持在 14 伏特。電流最大為 12 安培。這足以使噴油器針保持打開狀態。電壓和電流限制對於保持線圈中的熱量盡可能低是必要的。控制在 1,00 ms 時停止。噴油器針關閉。這樣就完成了預注射。
主注入發生在時間 4,3 ms 處。電壓再次增加到 65 伏，電流再次增加到 20 安培。注射開始。
然後在 4,60 和 5,1 ms 之間再次出現電壓和電流限制。注射器針保持打開狀態。噴射的燃油量可以透過較長時間操作噴油器來控制。

另請參閱頁面測量儀器, 用萬用電表測量 en 接線盒。
也可以在 CAN 總線上執行測量。請參閱該頁面 CAN總線系統上的測量.