ZUS系列示波器凭借智能搜索功能和大数据分析能力,成功解决振荡型脉冲簇信号中特殊脉宽值的精准捕获难题。本文详解ZUS5054Pro在光电应用中的技术实现方案,展示如何在5ms内快速定位100个目标波形,实现纳秒级精度测量。
当传统方法遇到技术瓶颈
某光电研究所在进行激光接收器产品一致性验证时,遇到了技术挑战:激光接收器通过不同层级的滤光片会形成不同强度的脉宽信号,主要表现在脉宽幅度和脉宽时间的差异。
测试要求:
验证接收器产品一致性;重点把控脉宽时间,确保在15ns以内;需要高效、准确的批量测试方案。
面临挑战:
传统示波器存储深度低,搜索条件有限;无法运用大数据分析功能快速搜索定位特征值信号;人工逐一检测效率低,难以保证测量一致性。
为了解决这一实际应用问题,我们使用ZUS系列高精度智能应用型示波器进行技术验证。本文以ZUS5054Pro示波器为例,详细介绍特殊脉宽值的智能捕获方法。
复杂信号环境下的精准测量
信号特征分析:
激光器每50ms发射一束光波,经过激光接收器漫反射接收滤波后,呈现为振荡型脉冲簇信号,图1所示,需要测量的是中间最高脉冲的中部脉宽时间,确保在15ns以内。
常规触发方式很难滤除脉冲前后过零震荡波形,很容易造成误触发,即使可以触发出波形也不能快速标记并计算出中部脉宽时间。此时ZUS系列示波器智能搜索功能应运而生。
测试环境搭建:模拟真实应用场景
以致远仪器ZUS系列示波器为例,可以搭建一个模拟测试环境来验证智能捕获功能。
第一步:硬件连接与基础设置
示波器配置
1. 将示波器耦合方式设置为:DC 1MΩ
2. 将通道类型设置为:电压型,比例1:1
3. 使用同轴线缆将通道C1与信号发生器AFG1连接
第二步:信号发生器参数设置
激活信号输出通道
1. 点击屏幕【信源】-【AFG1】或【AFG2】
2. 当图标中波形颜色变为绿色时,即"开启"该通道为输出通道
基础波形参数
1. 波形选择:正弦波
2. 电压幅度:5V
3. 频率设置:最大30MHz
4. 阻抗选择:高阻
配置猝发功能
1. 点击信号发生器菜单栏中【高级】进入高级功能设置
2. 点击【功能选择】设置猝发功能
3. 猝发时间:50ms(与激光接收器一致)
4. 猝发次数:1次
第三步:测量功能配置
启用自动测量功能
ZUS5000系列示波器提供参数自动测量和对测量结果的统计分析功能。
1. 按下前面板的【Measure】键
2. 选择添加测量项:脉宽、顶部值、底部值
3. 打开频率计功能
精确设置脉宽测量参数
1. 双击“测量1”,选中【参数设置】
2. 将【阈值和区域】修改为:“本地”
3. 将【测量区域】修改为:“光标”
4. 将【阈值类型】改为:“绝对值”
5. 【中阈值】设为:“1.5V”
6. 【低阈值】设置低于“中阈值”不低于“当前屏幕最小值+灵敏度”
7. 【高阈值】设置高于“中阈值”不高于“当前屏幕最大值-灵敏度”
8. 打开【测量统计】后自动显示测量列表
第四步:时基调整与波形观察
主时基设置
1. 调大时基以500ms/div滚动一屏波形并暂停
2. 打开ZOOM模式,在Zoom1窗口进行波形放大
4. 时基调整到20us/div
光标精确测量
1. 打开光标功能
2. 旋转A、B旋钮将光标卡到波形正半周中部
3. 此时可以了解所测特殊脉宽值△t:15.2ns
第五步:智能搜索功能配置
开启智能搜索
“搜索”功能可快速找到感兴趣的波形信号,方便快速定位特征信号。
1. 搜索功能选择:脉宽搜索
2. 搜索区域选择:主时基
3. 参数设置为:小于20ns
搜索结果如下图所示。
验证结果
通过以上手段设置,我们已经在5ms时间内快速定位出100个特殊脉宽波形,并且通过“</”导航键能在Zoom1区域内快速浏览0时基左右波形状态,并可以对比每一个波形所测出的正脉宽值(基本都在15ns以内满足客户实际需求)是否稳定一致。
至此ZUS系列示波器智能捕获特殊脉宽值的功能已经实现,大数据分析功能快速搜索定位出特征值的能力实至名归。
ZUS系列示波器技术优势的量化体现
性能表现
- 快速定位:5ms内成功定位100个特殊脉宽波形;
- 精度验证:测量值Δt=15.2ns,满足15ns以内要求;
- 一致性检验:所有波形脉宽值基本稳定在15ns以内。
技术优势总结
- 智能化程度高:自动识别和筛选目标信号;
- 测量精度佳:纳秒级精度满足严苛要求;
- 效率提升显著:传统方法需要数小时,现在仅需几分钟;
- 结果可靠性强:大数据分析确保测量一致性。
从实验室到产业应用
ZUS系列示波器的智能捕获功能,不仅解决特定场景下的技术难题,更为类似应用场景提供标准化解决方案,例如光电子行业、汽车电子等智能硬件领域。