單元10電控發(fā)動(dòng)機(jī)原理與檢測(cè)技術(shù)示波器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)比較不同的示波器。2.說出如何設(shè)置和調(diào)整示波器。3.比較直流耦合和交流耦合在示波器上的區(qū)別。4.描繪出脈沖序列信號(hào)特征。5.描繪出示波器通道和觸發(fā)使用方法。6.解釋如何使用示波器和電流鉗進(jìn)行電路診斷。7.描繪出如何分析波形。示波器是帶有計(jì)時(shí)器的可視電壓表，用于顯示什么時(shí)候發(fā)生電壓變化。以下是兩種類型的示波器：（1）模擬示波器使用類似于電視屏幕的陰極射線管（CRT）來顯示電壓。示波器屏幕不斷顯示電信號(hào)。（2）數(shù)字示波器通常使用液晶顯示器（LCD），可以存儲(chǔ)信號(hào)樣本，因此被稱為數(shù)字存儲(chǔ)示波器，或者DSO。數(shù)字示波器不捕捉電壓的每個(gè)變化，而是捕捉一段時(shí)間內(nèi)的電壓水平并將其存儲(chǔ)為點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)電壓水平。然后，示波器使用數(shù)千個(gè)點(diǎn)（每個(gè)代表電壓水平）連接以創(chuàng)建波形。DSO可以連接到傳感器輸出信號(hào)線，并且可以長(zhǎng)時(shí)間記錄電壓信號(hào)，技術(shù)人員通過重播，查看是否檢測(cè)故障。此功能使DSO成為幫助診斷間歇性問題的理想工具。但是，數(shù)字存儲(chǔ)示波器有時(shí)可能會(huì)漏掉故障，即所謂的毛刺，它可能發(fā)生在示波器捕捉的樣本之間。這就是為什么首選具有高“采樣率”的DSO的原因。高采樣率意味著示波器能夠捕捉到非常短時(shí)間內(nèi)電壓水平。某些數(shù)字存儲(chǔ)示波器的捕捉速率為每秒2500萬個(gè)樣本。這意味著示波器可以捕捉持續(xù)僅40納秒（0.0000004）秒的毛刺（故障）。示波器被稱為“帶時(shí)鐘的電壓表”。電壓表部分意味著示波器可以捕獲和顯示變化的電壓水平。時(shí)鐘”部分意味著示波器可以顯示特定時(shí)間段內(nèi)電壓水平的這些變化，并且DSO可以重放，以便可以看到和研究任何故障。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.1示波器類型典型的示波器顯示網(wǎng)格通常是垂直（上下）有八個(gè)或十個(gè)網(wǎng)格，水平（左至右）有十個(gè)網(wǎng)格，即8×10格或10×10格。網(wǎng)格每格稱為刻度，是測(cè)量的參考刻度，見圖10-1。電壓顯示在示波器上，從底部的零伏開始，垂直顯示較高的電壓。時(shí)間范圍是從左到右的時(shí)間。模式從左邊開始，從左到右掃過整個(gè)屏幕。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.2示波器屏幕顯示圖10-1示波器顯示網(wǎng)格設(shè)置表10-1示波器時(shí)基刻度大多數(shù)示波器在顯示屏上從左到右使用10個(gè)刻度，設(shè)置時(shí)基就是定義每格將顯示多少時(shí)間。例如，將示波器時(shí)基設(shè)置為2秒/格（s/div），則顯示的總時(shí)間將為20s（2×10格=20s）。時(shí)基應(yīng)設(shè)置為能顯示兩到四個(gè)事件的時(shí)間。調(diào)整時(shí)基時(shí)，示波器通常使用毫秒，刻度為每格毫秒數(shù)（ms/div），對(duì)應(yīng)的總時(shí)間見表10-1。注意：增加時(shí)基會(huì)減少每秒的采樣數(shù)。水平刻度分為10格，如果每格代表1秒的時(shí)間，則屏幕上顯示的總時(shí)間段為10秒。選擇每格的時(shí)間，以便顯示波形的多個(gè)事件。在汽車使用中，每格時(shí)間設(shè)置可能會(huì)有很大差異，例如：1）MAP/MAF傳感器：2ms/div（總計(jì)20ms）；2）網(wǎng)絡(luò)（CAN）通信網(wǎng)絡(luò)：2ms/div（總計(jì)20ms）；3）節(jié)氣門位置（TP）傳感器：100ms/div（總計(jì)1s）；4）噴油器：2ms/div（總計(jì)20ms）；5）氧氣傳感器：1s/div（總計(jì)10s）；6）初級(jí)點(diǎn)火：10ms/div（總計(jì)100ms）；任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整1.設(shè)置時(shí)基7）次級(jí)點(diǎn)火：10ms/div（總計(jì)100ms）；8）電壓測(cè)量：5ms/div（總計(jì)50ms）。屏幕上顯示的總時(shí)間要能夠考到比較，以查看波形是否一致或正在變化。還可同時(shí)讓多個(gè)波形顯示在顯示屏上，以使測(cè)量更容易觀察。節(jié)氣門位置傳感器波形的示例，請(qǐng)參見圖10-2，該波形是通過在踩下油門然后釋放時(shí)測(cè)量輸出的信號(hào)電壓而生成的。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整1.設(shè)置時(shí)基圖10-2節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)電壓波形應(yīng)設(shè)置每格電壓（V/div），以便可以查看整個(gè)預(yù)期波形。例如：1）節(jié)氣門位置（TP）傳感器：1V/div（總計(jì)8V）2）電池、起動(dòng)和充電：2V/div（總計(jì)16V）3）氧氣傳感器：200mV/div（總計(jì)1.6V）注意從示例中可以看出，要顯示的總電壓超出了被測(cè)組件的電壓范圍，這可以確保顯示所有波形，還可以允許一些意外的電壓讀數(shù)，例如氧氣傳感器的讀數(shù)應(yīng)在0至1V（1,000mV）通過將V/div設(shè)置為200mV，將顯示高達(dá)1.6V（1,600mV）。見圖10-3，測(cè)量交流發(fā)電機(jī)紋波電壓。交流發(fā)電機(jī)紋波電壓是正常的，但如果交流部分超過0.5V，則最可能的原因是二極管損壞。交流紋波過大會(huì)導(dǎo)致許多電氣和電子設(shè)備無法正常工作。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整2.設(shè)置電壓/格圖10-3交流發(fā)電機(jī)紋波電壓測(cè)波形DC耦合是示波器上最常用的位置，因?yàn)樗试S示波器同時(shí)顯示電路中存在的交流（AC）電壓信號(hào)和直流（DC）電壓信號(hào)。信號(hào)的交流部分將位于直流部分之上。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，并且充電電壓為14.4V直流電，則它將在屏幕上顯示為水平線。通過交流發(fā)電機(jī)二極管泄漏的任何交流紋波電壓都將在水平直流電壓線上顯示為交流信號(hào)。因此，可以同時(shí)觀察信號(hào)的兩個(gè)分量。選擇AC耦合位置時(shí)，在儀表導(dǎo)線電路中放置一個(gè)電容器，該電容器有效地阻擋了所有直流電壓信號(hào)，但允許信號(hào)的交流部分通過并顯示出來。交流耦合可用于顯示來自傳感器的輸出信號(hào)波形，例如：1）分電器拾波線圈；2）車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)電壓；3）曲軸位置傳感器信號(hào)電壓；4）凸輪軸位置傳感器信號(hào)電壓；5）交流發(fā)電機(jī)的交流紋波電壓；6）磁感應(yīng)車速傳感器。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整3.設(shè)置DC或AC耦合（1）脈沖序列概念示波器可以顯示所有電壓信號(hào)。在汽車應(yīng)用中最常見的是直流電壓，它會(huì)上下波動(dòng)，并且不會(huì)像交流電壓那樣低于零。以一系列脈沖打開和關(guān)閉的直流電壓稱為脈沖序列。脈沖序列與交流信號(hào)的區(qū)別在于它們不會(huì)低于零。交流電壓高于和低于零電壓。脈沖序列信號(hào)可以幾種方式變化，見圖10-4所示。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整4.脈沖序列圖10-4脈沖序列示意（2）頻率頻率是每秒的周期數(shù)，以赫茲為單位。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（RPM），是在各種頻率下的信號(hào)脈沖。在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下，與發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速相比，點(diǎn)火脈沖每秒發(fā)生的次數(shù)更少（頻率更低）。（3）占空比占空比指的是一個(gè)完整周期內(nèi)信號(hào)接通時(shí)間的百分比。隨著接通時(shí)間的增加，信號(hào)關(guān)閉的時(shí)間量減少，通常以百分比來衡量。占空比也稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM），可以以度為單位進(jìn)行測(cè)量，見圖10-5所示。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整4.脈沖序列圖10-6占空比示意（4）脈寬脈沖寬度是對(duì)以毫秒為單位測(cè)量的實(shí)際接通時(shí)間的度量，見圖10-7。噴油脈寬通常是通過改變脈沖寬度來控制噴油量的。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.3示波器設(shè)置和調(diào)整4.脈沖序列圖10-7脈寬示意通道是示波器的輸入，每個(gè)輸入事件都需要線索數(shù)稱為需要的通道數(shù)。在示波器顯示屏上同時(shí)查看多個(gè)傳感器或事件。常用的示波器包括：（1）單通道。單通道示波器一次只能顯示一個(gè)傳感器信號(hào)波形。（2）兩通道。兩通道示波器可以同時(shí)顯示來自兩個(gè)單獨(dú)的傳感器或組件的波形。此功能在測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)上的凸輪軸和曲軸位置傳感器以查看它們的正時(shí)是否正確時(shí)非常有用。見圖10-8所示。（3）四通道。四通道示波器使技術(shù)人員可以在一個(gè)顯示器上查看多達(dá)四個(gè)不同的傳感器或執(zhí)行器。（4）八通道?，F(xiàn)在，八通道示波器可提供給技術(shù)人員查看比四通道示波器繪制更多數(shù)據(jù)。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.4示波器通道4.脈沖序列圖10-8兩通道示波器用于比較凸輪軸和曲軸信號(hào)（1）外部觸發(fā)外部觸發(fā)是指波形是從另一個(gè)外部源而不是從信號(hào)拾取引線接收到信號(hào)時(shí)開始波形的。外部觸發(fā)器的一個(gè)常見示例是來自＃1氣缸火花塞線周圍的探針夾，用于觸發(fā)點(diǎn)火模式的啟動(dòng)。（2）觸發(fā)電平觸發(fā)電平是示波器在顯示模式呈現(xiàn)之前必須檢測(cè)的電壓。僅當(dāng)觸發(fā)或告知示波器啟動(dòng)時(shí)，示波器才會(huì)開始顯示電壓信號(hào)，必須設(shè)置觸發(fā)電平才能開始顯示。如果顯示模式是以1伏特開始，則在達(dá)到1伏特時(shí)，跡線將在屏幕左側(cè)開始顯示。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.5觸發(fā)（3）觸發(fā)斜率觸發(fā)斜率是波形開始顯示所必須具有的電壓方向。通常，啟動(dòng)波形顯示的觸發(fā)信號(hào)來自信號(hào)本身。除了觸發(fā)電壓電平，大多數(shù)示波器都可以調(diào)整為僅在電壓上升到觸發(fā)電平電壓以上時(shí)才觸發(fā)，這稱為正斜率。當(dāng)電壓下降到較高電平時(shí)會(huì)激活觸發(fā)器，這稱為負(fù)斜率。示波器顯示屏同時(shí)顯示正斜率符號(hào)和負(fù)斜率符號(hào)。例如曲軸位置或車輪速度的磁傳感器信號(hào)波形，開始向上移動(dòng)，則應(yīng)選擇正斜率。如果選擇負(fù)斜率，則直到電壓在向下方向達(dá)到觸發(fā)電平之前，波形才會(huì)開始顯示。分析燃油噴射器回路時(shí)，應(yīng)使用負(fù)斜率。在此電路中，計(jì)算機(jī)提供接地控制，當(dāng)計(jì)算機(jī)命令噴油器開啟時(shí)電壓會(huì)下降。如果波形顯示不正確，有時(shí)技術(shù)人員需要從負(fù)觸發(fā)變?yōu)檎|發(fā)，或從正觸發(fā)變?yōu)樨?fù)觸發(fā)，參見圖10-9。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.5觸發(fā)圖10-9（a）正觸發(fā)的符號(hào)-觸發(fā)發(fā)生在波形的上升（正）沿。

（b）負(fù)觸發(fā)的符號(hào)-觸發(fā)發(fā)生在波形的下降（負(fù)）沿。

模擬和數(shù)字示波器通常都使用相同的測(cè)試導(dǎo)線。這些導(dǎo)線通常通過BNC連接器連接到示波器，BNC是電子行業(yè)中使用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，BNC連接器是微型標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜連接器。如果使用BNC連接器，請(qǐng)確保將一根導(dǎo)線連接到干凈的金屬發(fā)動(dòng)機(jī)部位，進(jìn)行良好接地。示波器引線的探針連接到要測(cè)試的電路或組件，其附屬的另一根線接地。測(cè)量電池電壓。在示波器上測(cè)量和觀察電池電壓是最簡(jiǎn)單的操作。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，示波器顯示屏上會(huì)觀察到較低的電壓，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，顯示較高的電壓，參見圖4–10。模擬示波器會(huì)迅速顯示，但無法設(shè)置為凍結(jié)（HOLD）顯示，因此，即使能顯示所有的信號(hào)電壓，也很容易錯(cuò)過模瞬時(shí)毛刺的顯示。注意：在嘗試對(duì)家用交流電路進(jìn)行示波器測(cè)量之前，請(qǐng)先查看所使用示波器的說明。某些示波器未設(shè)計(jì)為測(cè)量高壓交流電路。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.6示波器使用圖10-10用模擬示波器測(cè)量電池電壓（1）電流鉗電流鉗電流鉗是一種電鉗（也稱為安培鉗），其鉗口張開以允許圍繞電導(dǎo)體進(jìn)行鉗夾。探頭測(cè)量由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并將其轉(zhuǎn)換為示波器上的波形。無需斷開任何電線或組件就可以測(cè)量電路中的交流或直流電流。電流鉗可以測(cè)量很小的電流或很大的電流。在診斷組件燃油泵、電磁線圈管或電動(dòng)機(jī)時(shí)，電流鉗可能是有用的工具。參見圖10-11。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.7示波器配件圖10-11用電流鉗測(cè)量燃油泵的工作電流（2）壓力轉(zhuǎn)換器壓力轉(zhuǎn)換器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電氣設(shè)備。壓力轉(zhuǎn)換器分為兩類：1）實(shí)際：實(shí)際傳感器測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際壓力。2）相對(duì)：相對(duì)傳感器測(cè)量系統(tǒng)壓力的變化。壓力轉(zhuǎn)換器可以用于測(cè)量各種動(dòng)力總成系統(tǒng)的工作壓力，例如燃油壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)真空度、排氣壓力和氣缸壓縮。例如：將壓力轉(zhuǎn)換器換器替換火花塞，安裝在火花塞孔中，觀察氣缸壓力。禁用噴油和點(diǎn)火，節(jié)氣門必須完全打開。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)6至8個(gè)壓縮沖程，觀察氣缸壓縮壓力，見圖10-12。任務(wù)

10.1示波器基本常識(shí)10.1.7示波器配件圖10-12用壓力轉(zhuǎn)換器測(cè)量氣缸壓縮壓力條件可以正常存在嗎？分析波形時(shí)，首先要查看條件是否可以在正常操作條件下存在。例如，冷卻液溫度在45秒內(nèi)從93℃下降到零下17℃以下，然后又回升到接近93℃，在正常運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)上不可能發(fā)生這種情況，因此應(yīng)該從電氣上發(fā)現(xiàn)問題。還例如，在整個(gè)測(cè)試過程中，冷卻液溫度傳感器信號(hào)電壓均為5V，這對(duì)于兩線NTC熱敏電阻電路是不正常的情況。例如，MAP傳感器電壓正在變化，但是發(fā)動(dòng)機(jī)RPM或MAP真空度沒有相應(yīng)的變化。在正常運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)上，這是不可能的。MAP電壓的變化將相應(yīng)地改變MAP真空度和發(fā)動(dòng)機(jī)RPM。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.1測(cè)試條件和波形比對(duì)測(cè)試條件判斷線特性指所記錄的數(shù)據(jù)具有一定規(guī)則性，若異常可以指示出故障。見圖10-13，RPM信號(hào)不規(guī)則性，是失火狀態(tài)的典型特征。其他傳感器信號(hào)波形圖中也可以看到類似的不規(guī)則性。見圖10-14，氧傳感器信號(hào)電壓增加到電源電壓大小，表示開路。如果氧傳感器信號(hào)電壓下降到接近零伏，則表明短路。在這種情況下，用示波器可指示出電氣故障。RPM在穩(wěn)定之前隨時(shí)間緩慢下降。注意MAP真空度和噴射器脈沖寬度的相應(yīng)變化。隨著時(shí)間的推移，這種變化是外部故障的指示，例如發(fā)動(dòng)機(jī)燃料耗盡，而不會(huì)是像電氣故障那樣導(dǎo)致立即變化。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.1測(cè)試條件和波形比對(duì)2.線特性判斷圖10-13用示波器判斷出失火故障圖10-14用示波器判斷出氧傳感器開路故障第1步：將示波器接口插入計(jì)算機(jī)上的USB端口（圖10-15）。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程2.線特性判斷圖10-15連接示波器到筆記本電腦第2步：起動(dòng)程序。雙擊桌面標(biāo)，打開軟件，軟件界面如下：圖10-16示波器軟件界面第3步：選擇測(cè)量項(xiàng)目引出幫助頁(yè)面。點(diǎn)擊“汽車”菜單，→選擇“點(diǎn)火”→選擇“無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)（DIS）/無效火花點(diǎn)火（WastedSpark）→初級(jí)電壓。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程2.線特性判斷圖10-17選擇測(cè)量項(xiàng)目第3步：選擇測(cè)量項(xiàng)目引出幫助頁(yè)面。點(diǎn)擊“汽車”菜單，→選擇“點(diǎn)火”→選擇“無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)（DIS）/無效火花點(diǎn)火（WastedSpark）→初級(jí)電壓。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程2.線特性判斷圖10-17選擇測(cè)量項(xiàng)目圖10-18幫助頁(yè)面第4步：按幫助頁(yè)面提示，進(jìn)行探針及測(cè)試線連接，測(cè)量并讀數(shù)。連接10:1衰減器到PicoScope的通道A上，連接一條BNC測(cè)試線到衰減器上。連接一個(gè)大的黑色鱷魚夾（探針）到測(cè)試線的黑色接頭（負(fù)極）上，連接一個(gè)小的紅色鱷魚夾（探針）到測(cè)試線彩色接頭（正極）上。將黑色鱷魚夾連接到蓄電池的負(fù)極上，并用小的紅色鱷魚夾連接線圈的負(fù)極（或1號(hào)端子），如圖10-18所示。注意：示例波形顯示一個(gè)高電壓，需要調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧砍?。?dāng)測(cè)量電壓超過200伏的情況，一定要使用10:1衰減器。當(dāng)示例波形在屏幕上顯示時(shí)，你可以敲擊空格鍵開始觀察實(shí)時(shí)讀數(shù)了。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程圖10-18探針及測(cè)試線連接2.線特性判斷軟件自動(dòng)為你設(shè)置好電壓軸和時(shí)間軸，點(diǎn)擊界面左下方的圖標(biāo)或電腦的空格鍵，示波器開始捕捉信號(hào)，此時(shí)在軟件上顯示的波形為實(shí)時(shí)波形。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程圖10-18初級(jí)點(diǎn)火電壓波形2.線特性判斷如果需增加測(cè)量顯示值，請(qǐng)點(diǎn)擊界面下方中的的圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中為相應(yīng)通道選擇增加測(cè)試量。如下圖10-19，我們?yōu)锳通道增加了“循環(huán)時(shí)間”測(cè)試值。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程圖10-20選擇增加測(cè)試量2.線特性判斷增加后，軟件在界面下方顯示增加的測(cè)試時(shí)，如下圖10-21。任務(wù)

10.2波形檢測(cè)與分析10.2.2示波器檢測(cè)流程圖10-21增加循環(huán)時(shí)間測(cè)試值2.線特性判斷第5步：橫軸標(biāo)尺的使用。在波形觀察窗口左下角，有一個(gè)白色的小￡塊，這是時(shí)間標(biāo)尺的手柄。將光標(biāo)放在白色的小￡塊上，光標(biāo)會(huì)變成左右箭頭，此時(shí)按住鼠標(biāo)左鍵即可拖動(dòng)標(biāo)尺，進(jìn)行時(shí)間的測(cè)量。在時(shí)間軸上可拖出兩條時(shí)間標(biāo)尺。在波形觀察窗口右下角，有一個(gè)綠色的小?塊，這是角度標(biāo)尺的手柄。將光標(biāo)放