示波器是非常復雜的儀器。它們的最基本功能是可以輕松直接地查看波形,然后對這些信息進行定性和定量分析。但示波器還為用戶提供了使用一種工具處理各種功能、頻率和電壓的靈活性。這使得校準更加復雜,但同時也更加重要。
校準示波器對于確保測量的準確度和可靠性至關重要。隨著時間的推移,示波器的性能可能會偏移,導致測量不準確。這種偏移是由環境狀況或常規使用、磨損等因素引起的。
經過校準的示波器可確保用戶對測量的準確度有信心,從而根據可靠的數據做出知情的決策。航空航天和醫療等許多行業也制定了嚴格的法規,要求定期校準設備,以確保符合行業標準。如果不對示波器進行校準,可能導致數據不準確,從而導致代價高昂的誤差,甚至安全隱患。
校準要求
雖然示波器是復雜的機器,但幸運的是,它們只需要一些基本功能的校準:
- 垂直幅值系數
- 水平偏轉系數或掃描時間
- 頻率響應
- 觸發響應
用于校準的技術和程序必須測量這些參數,同時還要處理其周圍的功能條件。必須采取良好的計量實踐,以確保示波器在使用時的性能與校準期間觀察到和測量的性能相當。這樣可以讓用戶對使用示波器獲得的數據和結果有信心。
需要校準的參數
對于大多數示波器,此時最好提供需要驗證或校準的參數列表,以確保可追溯性。其中一些參數對于輸入通道是唯一的,需要驗證每一個輸入。某些參數對于示波器是唯一的,并且并未對每個通道的輸入驗證。
- 垂直幅值的準確度
- 可變垂直控制范圍
- 垂直通道切換
- 水平時間的準確度
- 任何內部校準儀的準確度
- 脈沖邊沿響應
- 垂直通道帶寬
- X 軸帶寬
- Z 軸帶寬
- 水平時基
- 時基延遲準確度
- 時間放大率
- 延時抖動
- 標準觸發功能
- X-Y 相位關系
參數細節
示波器顯示幾何形狀
雖然設置顯示幾何形狀可能并不嚴格視為校準參數;而且在大多數現代數字示波器上,這些不需要驗證。但對于模擬示波器,顯示屏是進行大部分(視覺)測量的窗口。在繼續進行其他校準過程之前,應設置或至少檢查顯示幾何形狀,以確保其看起來與測量值一樣準確。您可能想了解:
- 顯示對齊
- 地球場屏蔽或補償
- 焦點范圍和強度控制
- 筒形失真
- 枕形失真
- X 軸和 Y 軸定位控制范圍
在實時(模擬)示波器中,顯示屏上的刻度或網格是獨立于屏幕圖像的實體。這意味著,如果將刻度用作測量工具,校準過程中必須包括與其對齊。
在數字存儲示波器 (DSO) 中引入數字顯示屏可大大降低在屏幕數據和刻度之間手動建立幾何相關性的必要性。數字數據值和光標也會降低和提高測量性能。
在使用電子光標時,這樣可以從內部與受直流電壓標準約束的跡線數據和通道靈敏度聯系起來。在這些情況下,主要要求是校準電壓標準。
后續校準
以下這些文章繼續講述了示波器校準過程的后續步驟: