7.3 Анализатор спектра виртуального осциллографа фирмы

Velleman

Осциллографические приставки позволяют также строить спектры сигналов, используя для этого быстрое преобразования Фурье (БПФ) с достаточно большим числом отсчетов (несколько выше 4000). Фурье-анализатор приборов обеспечива­ет следующие характеристики:

Фурье-анализатор PCS500 PCS100/ К8031

Частотный диапазон: 0—1,2 кГц до 25 МГц 0—0,4 кГц до 16 МГц

Разрешение БПФ: 2048 строк 2048 строк

Входные каналы: канал 1или канал 2 канал 1

Дополнительные функции: функция масштабирования Маркеры: для напряжения и частоты

В режиме Фурье-анализатора возможен выбор различных видов частотных окон: прямоугольное, Бартлетта, Хэмминга, Хэннинга и Блэкмана. Возможна ра­бота с регистрацией максимумов пиков и с усреднением. Таким образом, ряд ма­тематических операций над сигналами приставка-осциллограф выполняет само­стоятельно, что делает ее применение более привлекательным.

Самописец на базе виртуального осциллографа фирм Velleman

Приборы могут использоваться в качестве самописца — регистратора, имею­щего следующие характеристики:

Самописец PCS500 и PCS 100/ К8031

Временной масштаб: 20 мсек/дел. — 2000 сек/дел.

Макимальное время записи: 9,4 ч/экран

Диапазон выборок: 1 выборка/20 сек — 100 выборок/сек

Применение прибора в качестве самописца незаменимо при выявлении слу­чайно появляющихся неисправностей, когда пользователь не может непрерывно наблюдать за исследуемым устройством или системой.

Работа с PC-осциллографом фирмы Velleman

Приставки (PC-осциллографы) по существу заменяют три прибора:

осциллог­раф, спектроанализатор и электронный регистратор. Для входов вертикального отклонения предусмотрены следующие возможности:

• АС — отсев постоянной составляющей сигнала и работа с сигналами пере­менного тока;

• DC- непосредственное подключение (с передачей постоянной составляю­щей сигнала);

• Ground — заземление входа.

Чувствительность входов и режимы их работы изменяются программным пу­тем. Возможно применение щупа — делителя с отношением 1/10. К. приставкам опционально могут прилагается один-два таких делителя с миниатюрными зажи­мами — крокодилами. Но обычно поставляются соединительные экранированные провода без делителя. Следует учитывать, что они имеют довольно большую до­полнительную емкость, доходящую до 50—100 пФ.

В режиме осциллографа (рисунок 5) частота дискретизации входного сигнала за­дается режимом работы осциллографа. Основной режим — реального времени. При нем частота дискретизации задается достаточно большой автоматически, при этом для соединения точек осциллограмм используется линейная интерполяция или интерполяция со сглаживанием. Возможен также режим однократного запус­ка. Управление осциллографом осуществляется группами виртуальных кнопок — двух каналов вертикального отклонения под окном осциллограммы и группы кнопок горизонтальной развертки справа. Такое управление основано на метафоре работы с обычным современным осциллографом и вполне интуитивно понятно.

Рисунок 5- Окно виртуального осциллографа PCS500

У приставки PCS500 предусмотрен еще один режим для просмотра осциллог­рамм периодических сигналов. При этом дискретизация задается генератором случайных чисел, что создает эквивалентную частоту дискретизации до 1 ГГц. Об­работка осциллограмм при этом занимает несколько секунд, но позволяет наблю­дать осциллограммы сигналов с частотами до нескольких десятков МГц. Более высокочастотные сигналы наблюдать бессмысленно, поскольку верхняя гранич­ная частота усилителей вертикального отклонения ограничена значением 50 МГц, да и триггер синхронизации на таких частотах работает неустойчиво.

Осциллограф-приставка PCS 100/K8031 имеет один канал и его окно несколько упрощено — рисунок 6. В частности имеются органы управления только одним ка­налом. На рисунок 6 показана возможность вывода курсоров и проведения курсор­ных измерений двойной амплитуды и периода синусоидального сигнала. Для это­го используются пара курсоров в виде горизонтальных пунктирных линий и пара курсоров в виде вертикальных пунктирных линий. Они перемещаются с помощью мыши.

Рисунок 6- Окно виртуальных осциллографов PCSIOO/K8031 в режиме осциллографа с курсорными измерениями

Сверху окна виртуального осциллографа (рисунок 5) расположено обычное Win­dows меню и под ним кнопки видов работы приставки. На рисунок 7-показан вид окна в режиме Фурье-анализа сигнала на нижнем входе. Показано также откры­тое меню View, позволяющее устанавливать или удалять различные сообщения — метки на «экране» осциллографа или Фурье-анализатора.

Любую осциллограмму (спектрограмму), которая видна на виртуальном экра­не, можно записать в виде файла — графического с расширением .bmp и тексто­вого с расширением .txt. Текстовый файл записывается в формате ASCII, причем каждая точка представлена своим номером (от 0 до 4095) и значением (от 0 до

Рисунок 7- Окно виртуального Фурье-анализатора приставки PCS500

255, нуль соответствует числу 128). Это позволяет использовать полученные дан­ные для обработки программами, написанными на практически любом языке программирования — даже на популярном Бейсике.

Предусмотрен вывод на экран цифровых данных в масштабах по вертикали (напряжение или дБ) и горизонтали (время). Можно также нанести надпись и вы­вести курсоры для проведения курсорных измерений. Все это позволяет создавать наглядные отчеты по измерениям.

Следует, однако, отметить, что полноценной альтернативой современному ана­логовому осциллографу цифровые и стробоскопические осциллографические при­ставки все же не являются. Им присуши характерные искажения вида сигналов при дискретизации. Например, при наблюдении синусоидальных сигналов на медленных развертках их форма резко искажается и напоминает перемодуляцию. Это связано с характерными биениями, возникающими при смешении частот сиг­нала с частотой генератора стробирующих импульсов. Обычный осциллограф та­ким эффектом не обладает и дает неискаженное представление синусоиды даже на длительных развертках — правда обычно в виде широкой полоски, ширина ко­торой задается двойной амплитудой сигнала.

По указанной причине практически невозможно наблюдать амплитудно - моду-лированные высокочастотные сигналы, хотя на обычном осциллографе они на­блюдаются легко. Естественно, что у приставок нет специальной синхронизации для телевизионных сигналов — например, выделения строк кадров, которая част. есть у обычных осциллографов. Тем не менее, получение достаточно качествен­ных осциллограмм телевизионных кадров или строк вполне возможно.