标签: pico示波器

在Pico自带的VI函数库中，只提供了一些集成驱动VI，这些VI一方面功能比较固定，灵活性不高，一方面功能不是很全面，只是包含了部分驱动函数，还有一些高级的驱动函数并没有在VI中体现，所以需要进一步了解如何在LabVIEW中直接调用基本的驱动函数，可以实现更详细的功能控制。 下面介绍如何在LabVIEW中直接调用pico4000a.dll驱动函数，从而实现在LabVIEW中对pico示波器硬件的控制。 1、 打开LabVIEW软件，新建一个VI 2、 在程序框图中，右键选择LabVIEW的函数面板互连接口库与可执行函数下的“调用库函数节点”VI 3、右键该库函数节点，在快捷菜单中选择“配置”，进入配置界面。 4、 设置驱动函数库的路径和对应的函数名        在红色框1中，选择pico4000a.dll驱动函数的路径        在红色框2中，选择调用函数名，例如ps4000aGetTimebase。        在红色框3中，选择standcall(WINAPI)        其他保持不变 5、设置调用函数的入口参数和返回参数        在设置驱动函数之前，用户需要了解开发文档中函数各个入口参数的定义，下面以ps4000aGetTimebase函数为例，讲述设置步骤。 开发文档中ps4000aGetTimebase函数的定义如下： 6、设置返回参数： 修改返回参数名称：PICO_STATUS；类型：数值；数据类型：有符号32位整型。  修改入口参数： 点击+号，添加一个新的入口参数,修改名称：handle；类型：数值；数据类型：有符号16位整型。以此按照开发文档中定义的参数类型进行设置。 设置完整后如下图所示。 7、至此，驱动调用设置完毕。

Pico9300系列的20GHz采样示波器带有TDR测量功能，但是一直以来对这个功能都是一知半解的，在网上搜集了大量资料，这几天有时间抽空学习，记录学习的过程跟大家分享，有不对的地方可以一起交流。欢迎指正。   一、TDR的定义 TDR是（Time Domain Reflectometry）时域反射技术。该技术是产生沿传输线传播的时间阶跃电压，用示波器检测来自阻抗的反射，测量输入电压与反射电压比，从而计算出不连续的阻抗。 简单说：就是相对一个已知的标准阻抗上的反射，测量一个未知的器件的反射。 从定义上看，脉冲源是进行TDR测量的必要条件。Pico9000系列示波器自带的TDR脉冲源分别是100ps，60ps，40ps上升时间。（下图是60ps上升时间）   所以，您只需要购买一台示波器（12GHz或者20GHz），就标配有进行TDR测量的脉冲源，而不需要再另外购买昂贵的脉冲信号发生器，就能进行单端或者差分 TDR测量。   而且，集合了示波器+脉冲信号发生器（差分）+TDR测试，只是一个小小的模块，尺寸是：170 x 255 x 40 mm，重量1.1kg，能完全取代传统的笨重的台式示波器。   二、TDR的工作原理 1、TDR的工作原理示意图：   如上提到的，Pico示波器自带有阶跃信号发生器，跟示波器集成在一个小盒子里面，所以大大节省了空间和价格。     阶跃信号发生器向被测系统产生一个正向（负向）的阶跃信号，该信号沿着传输线向前传输。如果负载阻抗等于传输线的特性阻抗，将没有信号反射，示波器上能看到的只有发送的阶跃信号；假如负载存在失配，将有部分的输入信号被反射，示波器上将出现反射信号和输入信号的叠加。如下图所示：  

1引言 高尔夫球规则的附件II的第5a条规定，一个高尔夫球杆的头部表面的材料和结构不应存在碰撞时的弹簧作用，或者与一个标准钢表面相比的赋予球的更明显的旋转作用，或者任何其它过分影响球的运动的作用。因此，人们已经使用了各种技术来确定一个高尔夫球杆的头部撞击一个球时的作用。RA Rules Limited(RA) 和美国高尔夫球协会（USGA）研制了一套便携式的钟摆测试装置，该装置用来测量高尔夫球杆头部柔韧性，从而作为评估高尔夫球杆是否符合高尔夫球规则的一种方法。 2系统组成 钟摆测试装置由5部分组成：钟摆测试台、加速度计、Pico示波器、Pendulum Test console软件。如图1所示：     2.1钟摆测试台 钟摆测试台使用一个以钟摆方式安装的钢球，以便摆动撞击一个高尔夫球杆的头部表面。高尔夫球杆的一端固定在设备底座上的一个垫块上，球杆头部自由安装，并且面对撞击球。撞击球从一个固定位置摆动，以撞击高尔夫球杆的头部，并且用一个Pico示波器记录球与球杆头部表面撞击后球的加速度和运动，然后对加速度信号进行积分，以便确定速度随时间的变化。从信号积分确定一个最大速度( V m )，并通过下面的公式从信号积分计算特征时间 t c ： t c ＝ t e - t s                 其中， t e 是当速度达到最大速度的一个预定百分比时的结束时间， t s 是当速度达到最大速度的一个较小百分比时的开始时间。 然后由下面的表达式确定一个B值： 其中，B是高尔夫球杆的相对柔韧性的一个量度，而A表示特征时间对撞击速度的敏感性，它取决于高尔夫球杆头部表面的弹性模量。 典型地，B的值为微秒，并且在0-1000之间。该值越低，高尔夫球杆越硬。因此得到一个150微秒的B值意味着该球杆比测试出B值为200微秒的球杆更硬。 2.2加速度记录装置 加速度记录装置的核心模块采用英国Pico 公司的PicoScope 4224 IEPE 示波器，内置IEPE接口，可兼容行业标准的IEPE加速度传感器和麦克风，专用于冲击和振动测试。该示波器有2个测试通道，20MHz带宽、80MS/s实时采样率、32M样本缓存。 Pico公司提供PicoScope 4000 API函数接口，用户可在每一种编程环境中通过调用PS4000.dll动态链接库来对示波器进行二次开发，支持C、Excel、LabVIEW和Visual Basic编程语言。一个典型的数据采集的二次开发步骤如下： 1.打开示波器 2.设置每个输入通道的电压测量范围和耦合模式 3.设置触发方式 4.开始采集数据（3种采样模式，调用不同的start函数） 5.等待直到示波器数据采集完毕 6.停止数据采集 7.将捕获的数据复制到缓冲区 8.关闭示波器 摆锤测试软件Pendulum Test console 4.0是RA Rules Limited(RA) 和美国高尔夫球协会（USGA）对PicoScope 4224 IEPE 示波器专门开发的一款用于高尔夫球杆杆头柔韧性测试的应用软件。软件界面如图2所示。 测试过程 测试前准备 （1）将待测试的高尔夫球杆固定在摆锤测试台的底座，调节高尔夫球杆夹具的水平调节和垂直调节，确认撞击点的位置。 （2）IEPE传感器的一端连接摆锤测试台支架的钢球上，一端连接到示波器的A通道 （3）连接PicoScope 4224 IEPE示波器到PC的USB端口，示波器为USB供电。 （4）打开上Pendulum Test Console 软件，软件自动识别示波器硬件。识别到硬件之后，测试软件的控制数据采集的按钮被激活。 测试过程 作为摆锤的钢球由一个棘轮和棘爪组件控制，可将钢球保持在离开高尔夫球杆头部的几个位置，释放棘轮和棘爪组件时，钢球在重力的作用下自由地向高尔夫球杆杆头撞击。 先将钢球固定在棘轮的第一个棘爪上，点击Pendulum Test Console软件的采集按钮，释放棘轮组件，钢球在重力的作用下向高尔夫球杆杆头撞击。软件自动计算出一组数据，并显示本次加速度、速度的变化曲线。连续重复该过程两次，因此第一个棘轮上总共得到三组数据。然后分别将钢球固定在第二个和第三个棘爪上，重复对第一个棘轮的三次操作，最后我们得到9组测试数据。 Pendulum Test Console软件自动根据9组数据计算出截距、斜率和特征时间三个参数值。我们可根据这三个参数值来确定待测试的高尔夫球杆杆头的柔韧性是否符合要求。 总结 摆锤测试装置是一个简易的高尔夫球杆杆头柔韧性测试的装置，其操作简单、测试准确，经过多次试验发现，一个合格的高尔夫球杆的参数范围：Intercept 220~257，slope小于20，Width IC在10us以下。目前，该套钟摆测试装置已经被国内外的许多大型的高尔夫球杆生产厂商所认可，作为评估高尔夫球杆的柔韧性是否符合最终客户的需求的标准之一。                               

榨汁机电机在启动和换挡时的启动电流和启动时间是要测试的一项重要的参数，一是检测设备的设计、制造、安装的相符性；二是为以后的生产、运行、维修记录下参考数据。传统的方法是测出电机启动时的最大值作为启动电流值，而电机从启动到达到稳定所用的时间为启动时间。如果按这样的值来判断、整定过流和过载保护的话，就会跟实际情况有很大的出入。目前在榨汁机启动电流的测试中，需要更加合理的算法来确定启动电流，而且一般需要测试启动后长达8s的电流信号，有时候甚至高达2min。这是传统的台式示波器所不能做到的，而我们PICO 的USB示波器却可以完美的做到这一测试要求。接下来我们将介绍两种不同存储深度下的Pico示波器是如何演绎这一测试过程。 1客户需求 1 能够测试榨汁机在空载、加冰、加负载、以及换挡瞬间的瞬时电流，测试时间长达8s。 2 不同的操作功能下，能够实时计算出电流的最大值、最小值和均方根值。 3 波形可做后期处理，能够保存为CSV、TXT或者图片格式。 4 检测到的电流值能够进行后期的复杂的数据处理，如新的启动电流的算法实现。 2测试装置 1  PicoScope 3204A 一台（或PicoScope4224一台） 2  60A交直流电流钳一个 3  60MHz电压探头一个（选配）   型号 通道数 带宽 采样率 分辨率 缓存深度 PicoScope3204A 2+外部触发+函数发生器 60MHz 500MS/s 8位 4MS PicoScope4224 2 20MHz 80MS/s 12位 32MS 3 测试过程   3.1 空载情况下的测试电流 本次测试主要记录榨汁机电机启动后8s内的波形，选用pico示波器的单次触发功能即可，难点是如何选择触发阈值。 据客户反映他们的榨汁机在启动瞬间，有一个突变的启动脉冲，峰值高达-23.7V，之后电流都趋于稳定，大约为8V左右。我们首先选用-10V的触发阈值，第一次测试时，采集到一个大约-23.7V的启动脉冲（如图1 所示）。   图1第一次启动时榨汁机的电流   但是在我们重复启动测试时却发现总是无法采集到启动脉冲。什么原因呢？经过多次验证之后发现，原来榨汁机在第一次启动时确实有一个很高的启动脉冲，但是在连续多次重复启动之后，机器处于预热状态，启动时就没有瞬时的突变电流脉冲（客户之前并没有意识到这个问题）。适当的减小触发阈值可测试到较平稳的启动波形。如图2所示。   图2 多次重复启动后，榨汁机的启动电流 3.2 功能使用时检测到的电流（空载打冰）   图3 榨汁机空载打冰时的电流 3.3加负载时检测到的电流（加水果）   图4榨汁机加负载时的启动电流 3.3 榨汁机平稳运行时的电流   图5 榨汁机平稳运行时的电流 4试验分析 4.1不同的AD分辨率对测试的影响 本次试验我们运用两种Pico示波器4224和3204A来重复上面的测试过程，比较不同存储深度和AD分辨率对测试波形的影响。放大后的图形如图6和图7所示。从中可以看出PicoScope4224的波形比较圆滑，能够显示更多的细节。   图6使用PicoScope3204A波形放大167.6倍   图7 使用PicoScope4224波形放大426.7倍 4.2 不同的存储深度对测试的影响 从图8中可以看出，榨汁机启动后的20s内波形正常。但是在20s~80s的时间段内，每个一段时间会有规律的出现一个高达10V的尖峰脉冲(红色标记部分)。之前由于台式示波器存储深度的限制，客户一般只能采集到电机启动后20s内的波形，从而会漏掉一些有用的信息。而使用大容量、高分辨率的Pico示波器就完全不同了，它不仅可以采集更长时间的数据，而且高的AD分辨率还能捕捉到更加细节的信息，从而帮助客户发现一些潜在的问题。   图8 榨汁机加负载时的电流（记录时间80s） 5 总结 本方案能够测试较长时间段内电流信号，用户可根据需要选择合适的存储深度和分辨率来进行测试。除了用于榨汁机启动电流的测试外，还可以推广到其他类似的小家电产品，如 豆浆机、热水器之类。

示波器以高于台式示波器或者同类PC示波器的大缓存容量而著称。在过去的20多年中，历代PicoScope示波器总是能够提供优于任何价位示波器的超大缓存容量。 但是，PicoScope是通过USB连接到PC的，它的超级大缓存容量在很多时候会成为人们考虑的一个问题： 示波器的大缓存是否能够真正使用呢？USB连接是否会成为一个限制屏幕刷新率的瓶颈呢？或者大缓存示波器是否会因为采集或处理的数据量过大而突然卡住或者响应比较慢呢？ 有些台式或者PC示波器的刷新率确实比较低，这样就限制了其本身缓存的使用。但是PicoScope不存在这个问题，你可以尽情的使用深缓存存储而不用担心突然卡住或者反应不灵敏情况，下面我们就来说明。 为了说明USB链接不是速率传输的瓶颈，我们和传统示波器做以下对比：   台式示波器，   泰克 Techtronix DPO 5054B 4通道，500MHz带宽，5GS/s采样率，25MS缓存，￥15，300          PC示波器，   PicoScope 6404C 4通道，500MHz带宽，5GS/s采样率，1GS缓存，￥6,600  时基均设置为500us/div，采样率5GS/s，那么每屏幕更新采集的样本点数为25million，测得的屏幕刷新率如下：   Tektronix DPO5054B 每10秒钟9个波形 PicoScope 6404C 每10秒钟180个波形  从以上数据得知，   泰克示波器每秒钟采集和显示的数据量 9/10*5GS/s*500us/div*10=22.5million Sample PicoScope示波器每秒钟采集和显示的数据量 180/10*5GS/s*500us/div*10=450million Sample  Pico示波器采集和处理的数据量远远大于泰克示波器的。同时，使用Pico6404D可以实现5GS/s高采样，20ms/div的长时基采样。此时的屏幕刷新率为：5GS/s*20ms/div*10=2.5GS。   请注意，20ms/div也就意味着采集一屏的时间为200ms，也就是说示波器50%的时间用来采集，剩余50%时间用于处理/显示波形。这相当于其每2秒钟就可以采集和显示一个DVD容量的数据，我相信这个采集和显示的速率在当今市场上是无法比拟的。   下面我们来比较2.5GB/s数据速率和USB最大理论带宽做个对比。   USB2.0——60MB/s（480Mbit/s）   USB3.0——625MB/s（5Gbit/s） 从以上数据可以看出，Pico示波器采集和显示波形数据的速率远远高于USB3.0接口的速率。那为什么示波器还能够正常采集和显示波形信号呢？ 原因很简单：所有缓存大于1MS的示波器内部都有一个专用硬件来智能的合成将要在屏幕上显示的波形信号，而不会丢失任何高频数据点。这样因为USB线上只传输将要在屏幕上显示的波形信号，USB或者PC CPU的瓶颈疑虑都可以消除了。 历代示波器的改进我们都会提高硬件加速器，至少使得其处理数据的速率和示波器的采集的速率相同。这个速率比PC CPU处理数据的速率快将近2个数量级。   硬件加速器除了推进深缓存示波器的捕获能力外，还有以下功能： 以高达1million wfms/s的速率捕获一连串的信号波形； 能够以10000wfms/s的速率连续采集和显示波形信号，用以捕捉间歇性故障； 将示波器的缓存分段为100s或者1000s的循环缓冲区用以自动存储以前的波形。 综上所述，USB传输速率的瓶颈问题是不存在的，PicoScope深缓存示波器比台式或者其他PC示波器具有更好的捕获能力和屏幕刷新率。