你用示波器執行pass/fail測試

你用過數字示波器中的通過/失敗測試(pass/fail testing)功能嗎？如果你需要對小批量設備開展重復性測試，這是一個很好的工具。你也可以在自動測試環境中使用pass/fail測試。用示波器做這種測試通常都要比將整個波形傳送給計算機然后離線處理快得多。 許多今天的臺式示波器都可提供多個級別的測試標準。這些測試標準被分成兩大類：模板或樣板測試和參數極限測試。模板測試是將捕獲到的波形與用戶定義的模板進行比較。參數極限測試基于的是波形測量的值，比如幅度或頻率。在每個類別中，你都可以選擇合適的邏輯操作來定義波形是否通過。對一個實際波形進行pass/fail測試是最好的解釋途徑。 本例將使用超聲波傳感器作為待測設備。該設備會產生一個時長約為600μs的40kHz脈沖串，并且該脈沖串呈現指數形式的上升和衰減。這里舉一個很簡單的測試例子，即創建一個圍繞波形的簡單容差模板，然后測試波形是否在這個模板之內。本文所用示波器的pass/fail測試支持多達8個測試條件。每個測試條件被稱為Qn，可以單獨設置為模板測試或參數極限測試。 圖1顯示了用測試條件Q1創建的容差模板和波形。容差模板是通過設置用戶輸入的水平和垂直測試限值創建的。示波器供應商也提供相關的模板創建工具，但不是直接在波形基礎上創建。模板可以通過加載模板(Load Mask)功能導入示波器。 如果波形的所有點都在模板內，Q1測試條件就為真。測試條件的其它選擇是，如果所有點在模板外邊為真，如果有任意點在模板內為真，或有任意點在模板外為真。圖1：可以圍繞待測設備的輸出波形建立一個容差模板。模板極限值在垂直和水平方向距波形上每個點都有0.2格遠。 這個測試告訴我們波形完全在模板內。但如果波形幅度太小但仍位于模板內怎么辦。我們可以增加一個波形的峰峰幅度測試，確保它具有最小的幅值。如圖2所示，測試Q2的測試標準是與峰峰幅度進行參數比較，看是否超過130mV。圖2：第二個測試條件驗證波形的峰峰電壓必須超過130mV。 這個測試條件與前面Q1中的模板測試一起，要求所有測試條件為真(與邏輯)才能產生“通過”結果。其它選擇包括“任意真”，“全部假”，“任意假”，“所有Q1-Q4或所有Q5-Q8”，以及“任意Q1-Q4與任意Q5-Q8”。
測量調制包絡的上升時間和下降時間是另一個所需的測試。如果直接對捕獲的波形做這種測試是很難的。然而，如果你抽取出調制包絡，你就能方便地測量上升和下降時間。通過使用絕對值(全波整流)然后對結果進行低通濾波實現解調。低通濾波器可以用示波器的增強分辨函數實現。圖3顯示了這種操作以及對調制包絡上升和下降時間的測量。抽取出來的包絡被疊加到原始波形上，用于展示它跟蹤40kHz載波峰值的完美程度。上升和下降時間是對數學跡線F1測量得到的。載波的頻率則是對原始波形C1測量得到的。圖3：數學函數F1抽取出調制包絡，然后對包絡進行上升和下降時間的測量。 測試條件Q3基于的是40kHz±400Hz的C1頻率。上升時間用作測試Q4的基礎，必須在平均值67 μs的±2μs之內。同樣，Q5測試的上升時間要求處于標稱值99 μs的±2μs之內。 用峰峰值測試波形幅度只是測試了波形上的單個樣本對(最大－最小樣本)。它并沒有看到整個捕獲的波形。你可以創建一個圍繞調制包絡的模板(跟蹤所有載波峰值)然后測試包絡是否在模板之內來做到這一點。圖4顯示了采用6個“與”測試條件的最終測試。圖4：使用6個測試條件實現的完整測試設置，包括兩個模板，峰峰幅度，載波頻率以及調制包絡的上升與下降時間。 最后一步是選擇根據測試結果采取的動作。共有6種可能動作可以選擇： ● 停止采集 ● 保存波形 ● 發出可聞告警 ● 保存測試的硬拷貝 ● 產生實驗室筆記本(LabNotebook)報告 ● 從示波器的輔助輸出連接器輸出一個電子脈沖 任意或所有這些動作都可以作為測試結果加以執行。另外，狀態寄存器會報告測試結果，示波器也可以向外部控制器發出一個服務請求。 大多數測試工程師會問到測試時間，這與示波器的型號有關。對這種示波器來說，調制包絡的基本信號采集和計算大約要花43ms時間。如果你開展所有測量(參數P1到P4)，這個時間將增加到51ms。針對所有6個標準進行測試將使總的測試時間延長至68ms。測量與測試只是給基本采集增加25ms的時間。如果想要使用IEEE-488(假設250kbps)將數據傳送到外部控制器，需要花10ms的時間傳輸2500個點的波形。從這個角度看，所有測量與測試仍然必須完成。pass/fail測試只需要你傳送測試結果，不必再編寫所有的測試代碼。 pass/fail測試是在測試中使用示波器的一種極好方法，不僅快速靈活，而且十分高效，可以用一臺儀器完成信號采集、數據處理、測量和測試功能。