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示波器Pass/Fail测试步骤详解

菜鸟
2018-01-25 15:19:12    评分

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,令工程师更高效地完成测试工作。

 

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。 

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;

2.png

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:

3.png

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。

4.png

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:

5.png

       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自动化测试时可以使用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(例如最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。

6.png

 SDS2000X示波器显示界面2000X.bmp

       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。

X-E.bmp

                    SDS1000X-E示波器显示界面

       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优秀的表现,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。

更多技术文档,请关注鼎阳硬件智库。

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关键词: 示波器;PASS/FAIL    

菜鸟
2018-01-26 14:41:38    评分
2楼

  你用过数字示波器中的通过/失败测试(pass/fail testing)功能吗?如果你需要对小批量设备开展重复性测试,这是一个很好的工具。你也可以在自动测试环境中使用pass/fail测试。用示波器做这种测试通常都要比将整个波形传送给计算机然后离线处理快得多。

  许多今天的台式示波器都可提供多个级别的测试标准。这些测试标准被分成两大类:模板或样板测试和参数极限测试。模板测试是将捕获到的波形与用户定义的模板进行比较。参数极限测试基于的是波形测量的值,比如幅度或频率。在每个类别中,你都可以选择合适的逻辑操作来定义波形是否通过。对一个实际波形进行pass/fail测试是最好的解释途径。

  本例将使用超声波传感器作为待测设备。该设备会产生一个时长约为600μs的40kHz脉冲串,并且该脉冲串呈现指数形式的上升和衰减。这里举一个很简单的测试例子,即创建一个围绕波形的简单容差模板,然后测试波形是否在这个模板之内。本文所用示波器的pass/fail测试支持多达8个测试条件。每个测试条件被称为Qn,可以单独设置为模板测试或参数极限测试。

  图1显示了用测试条件Q1创建的容差模板和波形。容差模板是通过设置用户输入的水平和垂直测试限值创建的。示波器供应商也提供相关的模板创建工具,但不是直接在波形基础上创建。模板可以通过加载模板(Load Mask)功能导入示波器。

  如果波形的所有点都在模板内,Q1测试条件就为真。测试条件的其它选择是,如果所有点在模板外边为真,如果有任意点在模板内为真,或有任意点在模板外为真。

  这个测试告诉我们波形完全在模板内。但如果波形幅度太小但仍位于模板内怎么办。我们可以增加一个波形的峰峰幅度测试,确保它具有最小的幅值。如图2所示,测试Q2的测试标准是与峰峰幅度进行参数比较,看是否超过130mV。

  这个测试条件与前面Q1中的模板测试一起,要求所有测试条件为真(与逻辑)才能产生“通过”结果。其它选择包括“任意真”,“全部假”,“任意假”,“所有Q1-Q4或所有Q5-Q8”,以及“任意Q1-Q4与任意Q5-Q8”。

  测量调制包络的上升时间和下降时间是另一个所需的测试。如果直接对捕获的波形做这种测试是很难的。然而,如果你抽取出调制包络,你就能方便地测量上升和下降时间。通过使用绝对值(全波整流)然后对结果进行低通滤波实现解调。低通滤波器可以用示波器的增强分辨函数实现。图3显示了这种操作以及对调制包络上升和下降时间的测量。抽取出来的包络被叠加到原始波形上,用于展示它跟踪40kHz载波峰值的完美程度。上升和下降时间是对数学迹线F1测量得到的。载波的频率则是对原始波形C1测量得到的。

  测试条件Q3基于的是40kHz±400Hz的C1频率。上升时间用作测试Q4的基础,必须在平均值67 μs的±2μs之内。同样,Q5测试的上升时间要求处于标称值99 μs的±2μs之内。

  用峰峰值测试波形幅度只是测试了波形上的单个样本对(最大-最小样本)。它并没有看到整个捕获的波形。你可以创建一个围绕调制包络的模板(跟踪所有载波峰值)然后测试包络是否在模板之内来做到这一点。图4显示了采用6个“与”测试条件的最终测试。

  最后一步是选择根据测试结果采取的动作。共有6种可能动作可以选择:

  ● 停止采集

  ● 保存波形

  ● 发出可闻告警

  ● 保存测试的硬拷贝

  ● 产生实验室笔记本(LabNotebook)报告

  ● 从示波器的辅助输出连接器输出一个电子脉冲

  任意或所有这些动作都可以作为测试结果加以执行。另外,状态寄存器会报告测试结果,示波器也可以向外部控制器发出一个服务请求。

  大多数测试工程师会问到测试时间,这与示波器的型号有关。对这种示波器来说,调制包络的基本信号采集和计算大约要花43ms时间。如果你开展所有测量(参数P1到P4),这个时间将增加到51ms。针对所有6个标准进行测试将使总的测试时间延长至68ms。测量与测试只是给基本采集增加25ms的时间。如果想要使用IEEE-488(假设250kbps)将数据传送到外部控制器,需要花10ms的时间传输2500个点的波形。从这个角度看,所有测量与测试仍然必须完成。pass/fail测试只需要你传送测试结果,不必再编写所有的测试代码。

  pass/fail测试是在测试中使用示波器的一种极好方法,不仅快速灵活,而且十分高效,可以用一台仪器完成信号采集、数据处理、测量和测试功能。

  本文由拍明芯城(iczoom.com)撰写编辑,如需了解更多欢迎咨询拍明芯城官网。



菜鸟
2018-01-27 16:33:24    评分
3楼

怎么关注啊?


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