Wykrywanie anomalii sygnałów

Powróćmy jeszcze na chwilę do układu akwizycji. W oscyloskopach większości producentów jest on konfigurowany przez użytkownika w zależności od rodzaju wykonywanych pomiarów. Tryb pracy w połączeniu z odpowiednio dobranym zdarzeniem wyzwalającym decyduje o zdolności do wykrywania przypadkowych, krótkotrwałych zakłóceń. Jest to jedna z najważniejszych cech profesjonalnych oscyloskopów najwyższej klasy. W oscyloskopach Teledyne LeCroy nie znajdziemy w czystej postaci trybów spotykanych w przyrządach innych producentów, do których jesteśmy przyzwyczajeni, takich jak: Sample, Hi Res, Peak Detect, Average czy podobnych. W oscyloskopie WaveSurfer nie ma w ogóle przycisku Acquire, którym zwykle konfigurowany jest układ akwizycji w innych oscyloskopach. Zastosowano natomiast rozwiązania, które równie dobrze sprawdzają się w najbardziej skomplikowanych pomiarach.

W wykrywaniu wszelkich anomalii sygnałów niezwykle istotna jest duża szybkość rejestracji obrazów. WaveSurfer 3034 przechwytuje 130000 przebiegów na sekundę, co w połączeniu z segmentacją pamięci i możliwością odtwarzania historii akwizycji decyduje o dużej skuteczności takiego rozwiązania. Oprócz tego dostępne są zaawansowane tryby wyzwalania, takie jak window, interval, dropout, runt, slewrate, a także wyzwalanie sygnałem wideo, sekwencją zdarzeń, wzorcowym sygnałem cyfrowym, zdarzeniami na liniach interfejsów cyfrowych.

O istnieniu anomalii występujących w danym sygnale można przekonać się dzięki dużej szybkości przechwytywania ramek. Przypuszczenia mogą być łatwiej potwierdzone, jeśli zostanie włączona persystencja, najlepiej z nieskończonym czasem zaniku. Poświata jest w oscyloskopie WaveSurfer wyświetlana w kolorze przebiegu, lub z zastosowaniem dodatkowych kolorów. Przykład stwierdzenia anomalii przedstawiono na rys. 4. Na tym etapie pomiaru stosowano zwykłe wyzwalanie zboczem, ale po analizie oscylogramu okazało się, że korzystniejsze będzie wyzwalanie typu „Runt”. Odpowiednią konfigurację układu wyzwalania przedstawiono na rys. 5. Szczególną uwagę należy zwrócić na odpowiednie ustawienie parametrów: „Upper Level”, „Lower Level” i „Upper Interval”. Po dokonaniu takich nastaw przebieg będzie wyzwalany dokładnie w chwili wystąpienia anomalii. Aby zatrzymać go na ekranie należy jeszcze wybrać tryb „Normal” dla układu akwizycji. Można powiedzieć, że zadanie zostało wykonane – występowanie anomalii zostało stwierdzone. Dobrze by było jednak stwierdzić, na ile zjawisko to jest przypadkowe. Teraz można już wyłączyć persystencję i poobserwować przez dłuższy czas zakłócany przebieg. Dzięki zachowywanej w pamięci oscyloskopu historii wyzwoleń będzie można przyjrzeć się bliżej zjawisku. Dodatkową, nieocenioną zaletą tego trybu pracy oscyloskopu jest dołączanie do każdej rejestracji dokładnego stempla czasowego. Po kilku minutach można więc powrócić do analizy, korzystając z polecenia Timebase->History, w której należy włączyć polecenie „View History” – rys. 6. Na ekranie zostaje wyświetlona tabela zawierająca stemple czasowe wszystkich zarejestrowanych wyzwoleń. W naszym pomiarze jest ich 96, z łatwością też można zauważyć, ze anomalie występują dokładnie co 5 sekund. Ta informacja może być już bardzo pomocna w ewentualnych działaniach mających na celu zlikwidowanie przyczyny zakłóceń. Anomalie mogą być przeglądane ręcznie, jedna po drugiej, wyrywkowo – po podświetleniu konkretnej pozycji w tabeli, można też wyświetlać je w sposób ciągły, jako animację.

Rys. 4. Identyfikacja przypadkowych zakłóceń dzięki dużej szybkości przechwytywania obrazów i sztucznej poświacie (persystencji)

Rys. 5. Menu układu wyzwalania z wybraną opcją „Runt” i parametrami dobranymi dla danego przebiegu

Rys. 6. Przeglądanie historii wyzwoleń za pomocą opcji „History”

Jest jeszcze jedna metoda poszukiwania anomalii sygnałów, wykorzystywana przede wszystkim wtedy, gdy czas trwania zakłóceń jest wielokrotnie krótszy od przerw między nimi. Szybka podstawa czasu, którą należałoby stosować, aby móc dokładnie obejrzeć anomalię powodowałaby zapełnianie rejestru akwizycji przed wystąpieniem kolejnego zdarzenia. W takich przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest segmentacja pamięci. Cała pamięć dzielona jest na wiele obszarów (segmentów). Zapisywane są w nich tylko te dane, które zostały zarejestrowane bezpośrednio po wyzwoleniu. Do każdej takiej porcji danych dodawany jest, tak jak poprzednio, precyzyjny stempel czasowy uwzględniający nawet datę wpisu. Nie ma więc żadnych ograniczeń dotyczących maksymalnego odstępu czasu między zakłóceniami. Jedynym warunkiem jest zadbanie, aby oscyloskop nie został wyłączony. Zapisany w posegmentowanej pamięci przebieg wyświetlany na ekranie oscyloskopu nie jest oczywiście dokładnym odzwierciedleniem rzeczywistego sygnału – stanowi on sklejone ze sobą poszczególne rejestracje (rys. 7).

Rys. 7. Oglądanie rzadko występujących impulsów z wykorzystaniem segmentacji pamięci

Silną stroną oscyloskopu WaveSurfer 3034 są też funkcje analizy zawierające 20 różnych trybów wyszukiwania określonych zdarzeń w badanym przebiegu. Są w nich wykorzystywane zwykłe funkcje pomiarowe oscyloskopu. Wszystkie zlokalizowane miejsca są zaznaczane czerwonymi markerami, mogą być też skojarzone z nimi różne akcje, takie jak automatyczne pokazanie poszukiwanego obiektu w oknie Zoom, wyświetlenie czasu jego wystąpienia czy sygnalizacja dźwiękowa pozytywnego wyniku poszukiwań. Można też automatycznie wydrukować (zapisać na pendrive) zrzut ekranowy, utworzyć notatkę z pomiaru lub zatrzymać akwizycję (rys. 8).

Rys. 8. Wynik poszukiwania określonego zdarzenia