汽車示波器的使用

01-28

汽車維修中要用到示波器的原因
汽車電子設備的有些信號變化速率是非常快的，變化周期達到千分之一秒，通常測試儀器的掃描速度應該是被測信號的5～10倍。許多故障信號是間歇的，時有時無，這就需要儀器的測試速度高于故障信號的速度。數(shù)字示波器可以滿足這個速度要求，它不僅可以快速捕捉電路信號，還可以用較慢的速度來顯示這些波形，以便維修人員可以一面觀察，一面分析。它還可以用儲存的方式記錄信號波形，可以倒回來觀察已經發(fā)生過的快速信號，這就為分析故障提供了極大方便。無論是高速信號(例如：噴油器信號)，還是低速信號(如節(jié)氣門位置變化及氧傳感器信號)，用示波器來觀察可以從波形中發(fā)現(xiàn)端倪。示波器就像一把尺子，它可以測量計算機系統(tǒng)工作狀況，通過示波器可以觀察到汽車電子系統(tǒng)是如何工作的。
當汽車的電子設備或線路出故障時，就需要維修人員著手采集所有相關的數(shù)據。示波器能顯示電路中電子運動的軌跡，其方法是將電壓隨時間的變化以曲線的方式顯示出來，所示電壓的大小取決于電路中的電流和電阻。根據示波器上電壓隨時間變化的情況，就可以判斷電路中到底出了什么問題。要使示波器發(fā)揮出最大的功效，就需將所采集到的波形進行對比。

汽車示波器
汽車示波器，顧名思義就是用來檢測汽車電子電路故障的示波器。汽車電路信號傳輸速率最大的就是CAN總線，汽車示波器的采樣率為20MS/s。汽車示波器又分模擬汽車示波器和虛擬（PC）汽車示波器。

汽車示波器的應用
汽汽車示波器在汽車電子控制故障診斷中，有兩種應用方式：
方式一：整個系統(tǒng)運行狀態(tài)的分析--確定整個系統(tǒng)運行的情況；
方式二：某個電器或電路的故障分析-確定在整個系統(tǒng)運行正常的情況下，某個電器或某段電路的故障。

①系統(tǒng)運行情況分析(O2FB-氧反饋平衡方法)
許多人認為在汽車診斷中使用汽車示波器的原因是為了讓汽車修理技術人員可以“看”到在電子電路中發(fā)生了什么。這確實是一個好的理由，但是為什么要去“看”到電子電路呢?
近三十年來點火示波器在汽車修理業(yè)有如此有用的一個原因就是點火示波器能夠看到電子信號。點火示波器不僅使其看到了點火系統(tǒng)的問題，還可以幫助查出許多電子和機械方面的故障。在汽車修理業(yè)存在一個問題那就是自從1980年燃料反饋控制系統(tǒng)出現(xiàn)以來，還沒有一種快速徹底同時又準確的方法，能夠去測量所有的電子式和機械式反饋系統(tǒng)的運行性能。在有些汽車上可以連接解碼器，并從解碼器上非常快速得到許多有用的資料，但有許多汽車沒有這樣的信息傳送能力，由于解碼器軟件的限制，它不能看到。例如：損壞的噴油驅動器或氧傳感器變化過慢或產生反向的電壓信號。此外，大多數(shù)解碼器只能用英文字母或數(shù)字來顯示測試結果，而不是用觀看起來比較容易的畫面來顯示。
隨著汽車中電子設備的增加，現(xiàn)在可以正式的稱自已的行業(yè)既是電子修理行業(yè)，又是汽車修理業(yè)，讓我們把自已的行業(yè)和純電子修理業(yè)(TVVCR和計算機)詳細地做個比較，純電子修理業(yè)已經使用示波器許多年了，現(xiàn)在汽車修理業(yè)的許多人正在趕上來，但是對于汽車修理技術員來講不同的地方在于，電子修理業(yè)在檢查一個電子故障時，通常有一個確定的測試點，它可以進行最初的系統(tǒng)檢查和后來的維修驗證，例如在VCR“測試點A”的波形是好的，那么整個VCR系統(tǒng)運行就是正常的。如果能留在裝有燃油反饋控制系統(tǒng)的汽車上進行同樣的“整個系統(tǒng)運行情況”的分析，那肯定是一件非常好的事。那么哪里是通常的燃油反饋控制汽車的“測試點A”呢？當今汽車電子設備如控制電腦，所有傳感器，執(zhí)行器和電路都是為了使燃油混合比能保持在十分狹小的催化反應器的操作“窗口”中，如果發(fā)動機控制管理系統(tǒng)的控制目的是為了使廢氣排版中有害氣體降到最低程度，是不是也想要去監(jiān)視它呢？如果發(fā)動機管理系統(tǒng)用氧傳感器信號做為整個系統(tǒng)質量控制的“看門狗”該怎么辦？用汽車示波器測量氧傳感器電路，可以快速有效地(甚至在汽車行駛中)監(jiān)視整個燃油反饋控制系統(tǒng)的工作，因此，在裝有燃油反饋控制系統(tǒng)的汽車上，“實驗點A”就是氧傳感器的信號，與其它的測試儀表相比，汽車示波器能給更多的關于隨著氧傳感器信號的變化所發(fā)生情況的全部信息。一個好的氧傳感器是非常敏感的，而且容易被各種情況所干擾，因此若氧傳感器能夠產生合適良好的波形時，可以確信，修理頂目是成功的，整個系統(tǒng)無論發(fā)動機還是電子控制部分都是正常的。
在本部分中，為了簡單起見，對于使用汽車示波器測量或驗證氧傳感器信號的過程，都簡稱為氧傳感器反饋平衡(O2FB)過程。
氧傳感器平衡過程是診斷修理的驗證過程，通過這一過程維修技術人員將汽車示波器接到氧傳感器電路上，驗證氧傳感器本身是否工作正常，然后分析波形。進而進行：1)確定需要進行怎樣的修理(電子或機械的)；2)在修復后交車前驗證燃料反饋控制系統(tǒng)故障是否真的已經排除或還需要重新測試。
在這個過程中你能夠用氧傳感器反饋平衡分析方法來診斷真空漏氣、點火不良、噴油不平衡、氣缸壓力等問題，運用你所掌握的氧反饋平衡技能，你將有能力在實際中重新調整汽車。自從燃油反饋控制系統(tǒng)出現(xiàn)以來，還從來沒有什么設備在測試時這么有效果。那么想要得到什么呢？在七十年代，甚至在今天，點火高壓波形告訴你點火系統(tǒng)和許多發(fā)動機的機械部分是如何發(fā)揮功能的。在修理之后，你通過檢查波形來看你是否解決了問題。今天你可以用氧傳感器信號做同樣的事。但是，正像都已知道點火高壓波形可以告訴什么一樣，掌握從氧傳感器波形中分析故障的技能，需要通過訓練和豐富的實際經驗。
有一種說法：“歷史本身在重復”。昨天技術人員運用點火高壓波形去分析故障，今天又要學習用氧傳感器來分析故障。有趣的是在大多數(shù)汽車中，點火高壓波形仍然是最復雜的波形。
用氧反饋平衡診斷汽車故障的方法是分析電控噴射發(fā)動機故障的一種新方法，如果在以前你還沒有遇到這樣的問題，你無疑地會感到疑惑，事實上在確定你所修理的汽車行駛性能以及排放等方面的問題是否有效之前，為什么有那么多的疑點。甚至在會天的修理市場上，對你的修理工作是否成功來加以確認仍然是很重要的。
②電器電路故障分析
這部分是否已經修好這是比系統(tǒng)運行分析低一級的分析，這項分析可以幫助分析某個電器電路是否有故障，以及驗證。
用其它測試儀表來檢查某一特定電路元件，也可以得到好的結果，例如冷卻水溫度傳感器開路故障，你當然可以用汽車示波器來診斷，但用數(shù)字萬用表也可以順利的做出同樣自診斷結果，然而對于氧傳感器反饋平衡信號沒有其它設備比汽車示波器更有效。
對于某一個傳感器或執(zhí)行器以及電路，應該怎樣用汽車示波器觀察呢?所需的汽車電子信號都可以用五種測量尺度來加以判斷，也就是說任何一個汽車電子信號都應具有以下可度量的五個參數(shù)指標，它們分別是：
a.幅值--信號最高電壓
b.頻率--信號的循環(huán)時間
c.形狀--信號的外形模樣
d.脈寬--信號的占空比或所占時間
e.陣列--信號的重復特性(例如：同步脈沖或串行數(shù)據)
汽車示波器可以顯示出所有電子信號的這五種判定尺度，如果你知道如何去分析電子信號的這五種參數(shù)，你就能夠判定這個電子信號的波形是否正常，通過波形分析你可進一步檢查出電路中傳感器，執(zhí)行器以及電路和控制電腦等各部分的故障，也可以進行修理后的結果分析。最后再做氧反饋平衡檢查整個發(fā)動機控制系統(tǒng)的運行情況。
故障電路從損壞狀態(tài)到被修復狀態(tài)在汽車示波器上顯示的波形幾乎總是在它的五種測量尺度上發(fā)生劇烈的變化。這就是為什么要用汽車示波器對汽車電氣設備修理結果進行驗證的重要原因。
汽車示波器的主要應用范圍包括：
a.在日常調整或行駛性能及排版診斷中實施氧反饋平衡(O2FB)試驗；
b.查出故障碼所指電路的故障；
c.查出所懷疑的造成行駛故障以及排放故障的那些電路中的問題。
汽車計算機用“金色規(guī)則”編程來實現(xiàn)信息通訊。技術人員必須開始自已編程去理解“電語言的金色規(guī)則”為了使汽車計算機系統(tǒng)正常運行，就必須用有正常判定度量的信號來通訊，或者說它不認識語言。汽車示波器可以在同一時間內顯示出兩個電子信號的5種判定尺度，這就是汽車示波器是強有力的工具的原因。

汽車示波器的使用
1.汽車示波器的使用注意事項
①測試點火高壓線時，必須使用專用的電容探頭，不能將示波器探頭直接接入點火次級電路。
②使用汽車示波器時，注意遠離熱源，例如排氣管，催化器等，溫度過高會損壞儀器。
③汽車示波器在測試時要注意測試線盡量離開風扇葉片、皮帶等轉動部件。
④測試時確認發(fā)動機蓋的液壓支撐是好的，防止發(fā)動機蓋自動下降時傷及頭部或損壞汽車示波器。
⑤路試中，不要將汽車示波器放在儀表臺上方，最好是拿在手中測試。

常見示波器面板功能鍵、鈕的標示及作用
1.POWER（電源開關）：接通或關斷整機輸入電源。每次開機必先開此開關。
2. FOCUS（聚焦）和ASTIG（輔助聚焦）：常為套軸電位器，用于調整波形的清晰度。調好后不再動。
3. ROTATION（掃描軌跡旋轉控制）：調整此旋鈕可以使光跡和座標水平線平行。調好后不再動。
4. ILLUM（坐標刻度照明）：用于照亮內刻度坐標。根據現(xiàn)場情況調節(jié)。
5. A/B INTEN（A/B亮度控制）：通常為套軸電位器，作用是調節(jié)A和B掃描光跡的亮度。現(xiàn)場調節(jié)。
6. CAL 0.5Vp-p（校正信號輸出）：提供0.5Vp-p且從0電平開始的正向方波電壓，用于校正示波器。
7. VOLTS/div（電壓量程選擇）：通常電壓量程和幅度微調為套軸電位器，外調節(jié)旋鈕是電壓量程選擇，轉動此旋鈕以改變電壓量程；中間帶開關的電位器為電壓量程微調，順時針旋到底為校正位置，逆時針調節(jié)，波形幅度，變化范圍在電壓/格兩檔之間。
8. CH1和CH2（輸入信號插座）：為示波器提供輸入信號。測量用的探頭插在該插座上。
9. AC GND DC（輸入耦合開關）：用于選擇輸入信號的耦合方式。AC為交流耦合DC為直流耦合。
10. GRIG SEL（內同步選擇）：按下此鍵，以CH1和CH2分別作為內同步信號源。
11. CH POL（信號倒相）：按下此鍵，輸入信號倒相180°。
12. VERTICAL MODE（垂直工作方式選擇）：分別按下CH1、CH2、ALT、COHP、ADD、X-Y鍵，屏幕顯示依次為CH1、CH2、CH1和CH2交替、CH1和CH2斷續(xù)、CH1和CH2代數(shù)和、CH1垂直/CH2水平等方式。
13. POSITION（位移調節(jié)）：調節(jié)CH1和CH2輸入信號0電平在屏幕的起始位置。
14. UNCAL（不校正指示）：當CH1和CH2電壓量程微調不在校正位置時，對應的不校正指示燈點亮。
15. TIME（掃描時間調整）：外旋鈕調節(jié)A掃描速度，內旋鈕調節(jié)B掃描速度

示波器一般使用方法
1. 獲得基線：使用無使用說明書的示波器時，首先應調出一條很細的清晰水平基線，然后用探頭進行測量，步驟如下。
（1）預置面板各開關、旋鈕。亮度置適中位置，聚焦和輔助聚焦置適中位置，垂直輸入耦合置"AC"，垂直電壓量程選擇置適當檔位（如"5mV/div"），垂直工作方式選擇置"CH1"，垂直靈敏度微調校正置"CAL"，垂直通道同步源選擇置中間位置，垂直位置置中間，A和B掃描時間均置適當檔位（如"0.5ms/div"），A掃描時間微調置校準位置"CAL"，水平位移置中間，掃描工作方式置"A"，觸發(fā)同步方式置"AUTO"，斜率開關置"+"，觸發(fā)耦合開關置"AC"，觸發(fā)源選擇置"INT"。
（2）按下電源開關，電源指示燈亮。
（3）調節(jié)A亮度聚焦等有關控制旋鈕，可出現(xiàn)纖細明亮的掃描基線，調節(jié)基線使其位置于屏幕中間與水平坐標刻度基本重合。
（4）調節(jié)軌跡旋轉控制使基線與水平坐標平行。
2.顯示信號：一般示波器均有0.5Vp-p標準方波信號輸出口，調妥基線后，即可將探頭接入此插口，此時屏幕應顯示一串方波信號，調節(jié)電壓量程和掃描時間旋鈕，方波的幅度和寬度應有變化，至此說明該示波器基本調整完畢，可以投入使用。
3.測量信號：將測試線接入CH1或CH2輸入插座，測試探頭觸及測試點，即可在示波器上觀察波形。如果波形幅度太大或太小，可調整電壓量程旋鈕；如果波形周期顯示不合適，可調整掃描速度旋鈕

信號頻率和時基選擇
時基/頻率表的用途是幫助根據信號頻率來選擇時基或判斷顯示波形的頻率。
時基/頻率表的使用方法：可以通過計算屏幕顯示波形的循環(huán)次數(shù)(1-5)的方法用汽車示波器去判定信號頻率，表內左側第一列為確定的頻率數(shù)，其他列為當前時基數(shù)。

示波器設置要領
用示波器測試一個未知的信號時，如何設置示波器是一件相當復雜的事，本部分說明用汽車示波器去捕捉波形時，設置示波器的基本方法，它可以幫助讀者理解并掌握示波器設置的要領。
根據信號頻率確定時基設定值。
表1 時基頻率轉換表
Hz示波器顯示的波形循環(huán)次數(shù)

Hz	示波器顯示的波形循環(huán)次數(shù)
Hz	1	2	3	4	5
10	10ms	10ms	50ms	50ms	50ms
20	5ms	10ms	20ms	20ms	50ms
30	5ms	5ms	10ms	20ms	20ms
40	5ms	5ms	10ms	10ms	20ms
50	2ms	5ms	10ms	10ms	10ms
60	2ms	5ms	5ms	10ms	10ms
70	2ms	5ms	5ms	5ms	10ms
80	2ms	5ms	5ms	5ms	10ms
90	2ms	5ms	5ms	5ms	5ms
100	1ms	2ms	5ms	5ms	5ms
200	500μs	1ms	2ms	2ms	5ms
300	500μs	1ms	1ms	2ms	2ms
400	500μs	500μs	1ms	1ms	2ms
500	200μs	500μs	1ms	1ms	1ms
600	200μs	500μs	500μs	1ms	1ms
700	200μs	500μs	500μs	1ms	1ms
800	200μs	500μs	500μs	500μs	1ms
900	200μs	500μs	500μs	500μs	1ms
1000	100μs	200μs	500μs	500μs	500μs
2000	50μs	100μs	200μs	200μs	500μs
3000	50μs	100μs	200μs	200μs	200μs
4000	50μs	50μs	200μs	100μs	200μs
5000	20μs	50μs	100μs	100μs	100μs

1)設置項目
為了顯示一個波形，必須時要對示波器做如下設定：
①電壓比例；
②時基；
③觸發(fā)電平(也可以將觸發(fā)模式置于“自動”檔)；
④耦合方式(AC交流、DC直流或GND接地)。
a.直流(DC)耦合方式。
b.交流(AC)耦合方式：此方式能過濾信號中的直流部分，只顯示交流分量，常用于兩線變磁陰磁電式傳感器信號的波形觀察，以及信號中的噪音和發(fā)電機漪漣電壓(二極管)或其它較少的例子中的觀察。
c.接地GND方式：此方式用于判定接地位置或0V電壓水平或顯示示波器0V電壓參考點。
2)設置要領
①當用自動設置功能(AUTORANGE)能夠看清楚顯示的波形時，可以用手動設置(MANUAL)來進一步微調。
②如果顯示屏上仍不能看清晰的波形，可以根據推斷，假設電壓比例和觸發(fā)電平，暫且先不設定時基。
③用數(shù)字式萬用表測量信號電壓，并根據測出的電壓來設置電壓檔比例。
④將觸發(fā)電平設定在信號電壓的一半以上，在設定電壓比例和觸發(fā)電平后，唯一未設定的就是時基了。
⑤這時手動設定時基，大多數(shù)信號應在1毫秒到1秒之間。
⑥時基/頻率表可以用來幫助選擇時基，可以先用汽車示波器上的游動光標測量信號頻率，然后確定所希望的顯示波形的循環(huán)次數(shù)(個數(shù))再從表中找到信號頻率與循環(huán)次數(shù)(個數(shù))的交點，這就是要確定時基數(shù)。
3)當無法捕捉到波形時
①確認觸發(fā)模式是在“自動(AUTO)”模式下，如果在“自動”模式下汽車示波器有可能不觸發(fā)。
②確認汽車示波器的屏幕顯示并未處在凍結(HOLD)狀態(tài)，若屏幕已被凍結，就按一下解除鍵。
③確認信號是否真的存在，可以用萬用表先檢查電壓，如果確信信號是存在的，用汽車示波器和萬用表不能夠捕捉到，就檢查測試線和接柱的連接情況。
④確認耦合方式不在“接地”(GND)模式，若在“接地”模式，任何信號都無法進入。
⑤確認觸發(fā)源是定義在所擇的通道上。

示波器用語
觸發(fā)電平：示波器顯示時的起始電壓值；
觸發(fā)源：示波器的觸發(fā)通道[通道(CH1)、通道(CH2)和外觸發(fā)通道(EXT)]；
觸發(fā)沿：示波器顯示時的波形上升或下降沿；
電壓比例：每格垂直高度代表的電壓值；
時基：每格水平長度代表的時間值；
直流耦合：測量交流和直流信號；
交流耦合：只允許信號的交流成份通過它濾掉了直流成份(電容用來過濾直流電壓)；
接地耦合：確認示波器顯示的0V電壓位置；
自動觸發(fā)：如果沒有手動設定，示波器就自動觸發(fā)并顯示信號波形。