数字存储示波器简介

九、、自动测量和处理

1、自动测量

    示波器用来显示信号的波形，并对诸如：峰---峰值幅度、RMS幅度、DC电平、频率、脉冲宽度、上升时间等波形参数进行测量。对于任何波形来说，这些波形参数都可以使用大家熟知的数学方法来测量计算。

    在使用模拟示波器的时候，用户只能进行手动测量，例如对屏幕上显示的波形曲线进行解释分析，在屏幕上计算格数以求出波形幅度和时间间隔，再用数学定义算出测量结果。对于基本的波形来说，这种方法只能获得中等的准确度，但方法是可行的。而对于更加复杂的波形来说，使用这种方法要困难的多，并且可能要进行某些推测。

    当使用DSO时，只要示波器已经采集了信号波形，就获得了所有的波形信息数据，根据这些数据就能自动计算出要测量的参数，得到更加准确、可靠的结果，整个过程极为迅速、简便。

    多数DSO都能对一个或多个通道上的输入信号同时进行两个或多个参数的测量。因此可以用来进行信号间的比较，例如比较一个放大器或衰减器的输入和输出信号。另外，如果示波器对存储的波形和新采集的波信都能进行参数测量，那将会是非常方便的。这就使我们能对实际信号的性能和标准信号的性能进行比较。也使我们可以观察时间对信号的响应或者对系统修改后的变化影响。

    示波器上最完全的参数测量功能还应包括用统计形式给出测量结果。这就是说，在一个较长的波形采集期间中的任何时刻，示波器应给出某一特定测量参数的最小值、最大值和平均值。使用这一功能我们可以发现一个系统性能变化的趋势而无需连续监视示波器屏幕显示的内容。

    任何示波器的参数测量都是通过对采集的数据进行分析来进行的。所以，参数测量的结果都源于在示波器的存储器中存储的采集到的波形。这就意味着，示波器的设置情况对参数测量的结果会有影响。例如，如果示波器的时基速度设置的比较慢，比如说设置为1ms/格，而要对一个估计为50ns—100ns的上升沿进行上升时间的测量，那么由于采集过程中时间分辨率的限制，我们就无法测出正确的结果。为了进行这项参数测量，我们应当把示波器的时基设置的足够快，例如设置为50ns/格以便以足够细的时间分辨率显示出被测波形的上升沿。

2、数字处理

    示波器所采集的波形数据中包含了非常丰富的信息。用来显示这些数据的一种非常有用的形式就是波形显示，即用垂直坐标轴表示电压，用水平坐标轴表示时间。这就是Y—t显示方式。另一种显示波形数据的方法是用两个通道的波形数据来画图。这时对显示的每一个数据点来说，其水平位置代表一个通道的数据值，而其垂直位置则表示另一个通道的数据值。这种显示模式称X—Y模式。用这种模式，用户可以观察频率相关联的两个信号之间的相位或时间关系。X—Y模式对于测试相移器和滤波器极为有用，还可以和运动传感器配合使用来检查运动系统的振动情况。和输出信号器蚕

    在X—Y模式下，DSO比模拟示波器优越的地方在于这时DSO的带宽为示波器的全部采基带宽，而在X---Y模式下模拟示波器只能用于有限的带宽。而另一方面，在X---Y模式下DSO显示的是在某一单个记录中所包含的采样点数据。这些数据只能表示在一个有限的时间期间（该记录的时间长度）的波形。而在在X---Y模式下模拟示波器给出的是一个连续的活的显示图形。此外还有很多其它的方法用来从波形数据中提取宝贵的信息，或者对数据进行运算以便用更加有用的格式来表示数据中所包含的信息。这种运算通常称为波形的数学运算

2．1采用平均的方法来提高分辨率

    平均的方法是把连续的各次波形采集的结果组合在一起，采用平均的方法可以减少叠加在信号上的噪音。经过平均处理以后的波形的每一个采样点都是由各次连续采集的波形上相同位置的采样值通过平均运算而获得的。由于噪音的本质所决定，噪音对每次新的采集来说都是不同的，所以各次连续采集波形的采样值就会略有不同。通过平均减少了这种差别，更加平滑的波形，但是并不影响带宽。然而当使用平均的方法时，示波器要用更长的时间才能响应信息的变化。

    多数DSO的垂直分辨率为8比特。这就是说，采集的波形完全由256个不同的电压电平来表示。通过对各次连续采集的波形进行平均可以提高分辨率。进行平均计算时所用的连续采集波形数越多，垂直分辨率就越高。每当所用的连续采集波形数增加一倍时，垂直分辨率就增加一个比特。

2．2包络模式