Cómo configurar un osciloscopio en modo superposición
Un osciloscopio es un importante instrumento de medición electrónico que puede mostrar y analizar diversas señales eléctricas. No solo pueden capturar y mostrar la forma de onda de tiempo de la señal, sino que también proporcionan funciones matemáticas ricas (funciones MATH), que brindan una gran comodidad para el procesamiento y análisis posteriores de la señal. La función MATH del osciloscopio se presentará en detalle a continuación.
Operaciones matemáticas básicas
Suma y resta
En un osciloscopio multicanal se pueden sumar o restar dos o más señales. Por ejemplo, si tiene dos señales de entrada Ch1 y Ch2, puede usar la función MATH para encontrar su suma (Ch1 Ch2) o diferencia (Ch1 - Ch2). Esta operación es particularmente útil para analizar señales de interferencia y ruido modal. Al sumar o restar señales, puede amplificar o eliminar ciertos componentes, respectivamente, para comprender mejor las características de la señal.
La imagen superior muestra dos señales superpuestas a través de la función MATH en el lado derecho del osciloscopio clásico DHO4000
Multiplicación y división
Las funciones de multiplicación y división permiten permite al usuario realizar operaciones como modulación o demodulación de amplitud. Por ejemplo, la amplitud al cuadrado de una señal (A^2) se puede utilizar para cálculos de potencia, mientras que la relación de una señal (A/B) se puede utilizar para la normalización. Estas funciones son muy útiles en los campos de los sistemas de comunicación y el procesamiento de señales.
Operaciones matemáticas avanzadas
Transformada de Fourier (FFT)
La transformada de Fourier convierte señales en el dominio del tiempo en señales en el dominio de la frecuencia para representar un diagrama de espectro. Esta función es extremadamente importante para analizar el contenido de frecuencia de las señales. Al utilizar FFT, los usuarios pueden identificar rápidamente las frecuencias dominantes y las bandas de ruido en una señal, lo que desempeña un papel clave en la resolución de problemas y la optimización del rendimiento.
La figura anterior muestra la distribución armónica derecha obtenida al realizar FFT en una onda cuadrada de 1 KHz en un osciloscopio de la serie Puyuan DHO4000
Integral y diferencial
Integral y diferencial Las funciones ayudan a los usuarios a realizar análisis de señales más complejos. La operación integral se puede utilizar para acumulación y suma, por ejemplo, la señal de velocidad se obtiene de la señal de aceleración y la señal de desplazamiento se obtiene de la señal de velocidad. Por otro lado, las operaciones diferenciales se pueden utilizar para encontrar tendencias en señales, como obtener una señal de velocidad a partir de una señal de posición.
Filtrado de señal
Filtros de paso bajo, paso alto, paso de banda y parada de banda
La función MATH del osciloscopio suele incluir varios filtros para ayudar a los usuarios a eliminar señales no deseadas. componentes de frecuencia como ruido de alta frecuencia (use un filtro de paso bajo) o componentes de CC (use un filtro de paso alto). Los filtros de paso de banda se pueden usar para retener solo señales dentro de una banda de frecuencia específica, mientras que los filtros de eliminación de banda se usan para suprimir componentes de frecuencia específicos.
Las dos figuras anteriores muestran las formas de onda de DHO4000 usando filtros de paso bajo y paso alto a 20MHz respectivamente
Estadísticas y mediciones
Media cuadrática (RMS) )
La raíz cuadrática media (RMS) es la medida estadística más común utilizada para evaluar el nivel promedio y el valor RMS de una señal. Esto es útil en mediciones de potencia y análisis de integridad de señal. Por ejemplo, el voltaje efectivo de una corriente alterna se puede determinar calculando el valor RMS de la señal de voltaje.
Pico y pico a pico
Las mediciones de pico y pico a pico ayudan a los usuarios a comprender la oscilación máxima de una señal. Esto es importante para detectar sobreimpulsos, insuficientes y otros transitorios.
Desviación estándar y varianza
La desviación estándar y la varianza son indicadores importantes de la fluctuación de la señal. Estos parámetros se pueden utilizar para evaluar la estabilidad y consistencia de la señal y son particularmente importantes en el control de calidad y las pruebas de producción.
Funciones matemáticas personalizadas
Muchos osciloscopios modernos admiten funciones matemáticas definidas por el usuario, que se pueden programar a través de interfaces de programación (como LXI, VXI, etc.) o utilizando lenguajes de programación internos. (como TCL, Python, etc.) para lograr un procesamiento y análisis de señales más complejos. Por ejemplo, se pueden escribir algoritmos personalizados para implementar filtrado adaptativo, demodulación digital o condiciones de activación complejas.
Operación de forma de onda
Operación de diferencia
La operación de diferencia se utiliza para extraer la diferencia de dos señales. Esto tiene aplicaciones importantes en la medición de señales diferenciales y la supresión de ruido en modo ****. Por ejemplo, en mediciones de señales diferenciales de alta velocidad, como USB o Ethernet, las operaciones diferenciales pueden mejorar la precisión de las mediciones.
La figura anterior muestra que el osciloscopio Puyuan Precision DHO4000 utiliza la función MATH para diferenciar un par de señales diferenciales
Operación eléctrica y operación logarítmica
Operación eléctrica y logarítmica Las operaciones se pueden utilizar en el procesamiento de señales no lineales. Por ejemplo, las operaciones logarítmicas pueden convertir una señal que crece exponencialmente en una forma lineal, simplificando así el proceso de análisis.
Tiempo real y posprocesamiento
Operaciones en tiempo real
Algunos osciloscopios de alto rendimiento pueden realizar operaciones matemáticas en adquisición en tiempo real, lo cual es extremadamente Útil para señales dinámicas y sistemas que cambian rápidamente. Por ejemplo, en la detección de objetivos en sistemas de radar, la FFT en tiempo real se puede utilizar para el análisis del espectro en tiempo real, lo que permite una respuesta rápida.
Postprocesamiento
Las capacidades de posprocesamiento permiten a los usuarios realizar operaciones y análisis matemáticos después de la recopilación de datos. Este enfoque es más flexible, ya que los usuarios pueden ajustar repetidamente los parámetros y seleccionar diferentes métodos de análisis sin tener que volver a adquirir datos.
Conclusión
La función MATH del osciloscopio amplía enormemente su alcance de aplicación, convirtiéndolo no solo en una simple herramienta de visualización de formas de onda, sino en una potente plataforma de análisis de señales. Desde operaciones matemáticas básicas hasta análisis complejos en el dominio de la frecuencia, pasando por funciones personalizadas y filtrado avanzado, la funcionalidad MATH cubre casi todas las necesidades posibles, brindando a los ingenieros y científicos una herramienta poderosa para abordar una variedad de desafíos. Ya sea en I+D, pruebas de producción o resolución de problemas, la función MATH de un osciloscopio desempeña un papel irremplazable.
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