數(shù)字示波器在自動(dòng)測(cè)試環(huán)境中使用pass/fail測(cè)試

你用過數(shù)字示波器中的通過/失敗測(cè)試（pass/fail testing）功能嗎？如果你需要對(duì)小批量設(shè)備開展重復(fù)性測(cè)試，這是一個(gè)很好的工具。你也可以在自動(dòng)測(cè)試環(huán)境中使用pass/fail測(cè)試。用示波器做這種測(cè)試通常都要比將整個(gè)波形傳送給計(jì)算機(jī)然后離線處理快得多。

許多今天的臺(tái)式示波器都可提供多個(gè)級(jí)別的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)被分成兩大類：模板或樣板測(cè)試和參數(shù)極限測(cè)試。模板測(cè)試是將捕獲到的波形與用戶定義的模板進(jìn)行比較。參數(shù)極限測(cè)試基于的是波形測(cè)量的值，比如幅度或頻率。在每個(gè)類別中，你都可以選擇合適的邏輯操作來定義波形是否通過。對(duì)一個(gè)實(shí)際波形進(jìn)行pass/fail測(cè)試是最好的解釋途徑。

本例將使用超聲波傳感器作為待測(cè)設(shè)備。該設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)長約為600μs的40kHz脈沖串，并且該脈沖串呈現(xiàn)指數(shù)形式的上升和衰減。這里舉一個(gè)很簡單的測(cè)試?yán)?，即?chuàng)建一個(gè)圍繞波形的簡單容差模板，然后測(cè)試波形是否在這個(gè)模板之內(nèi)。本文所用示波器的pass/fail測(cè)試支持多達(dá)8個(gè)測(cè)試條件。每個(gè)測(cè)試條件被稱為Qn，可以單獨(dú)設(shè)置為模板測(cè)試或參數(shù)極限測(cè)試。

圖1顯示了用測(cè)試條件Q1創(chuàng)建的容差模板和波形。容差模板是通過設(shè)置用戶輸入的水平和垂直測(cè)試限值創(chuàng)建的。示波器供應(yīng)商也提供相關(guān)的模板創(chuàng)建工具，但不是直接在波形基礎(chǔ)上創(chuàng)建。模板可以通過加載模板（Load Mask）功能導(dǎo)入示波器。

如果波形的所有點(diǎn)都在模板內(nèi)，Q1測(cè)試條件就為真。測(cè)試條件的其它選擇是，如果所有點(diǎn)在模板外邊為真，如果有任意點(diǎn)在模板內(nèi)為真，或有任意點(diǎn)在模板外為真。

圖1：可以圍繞待測(cè)設(shè)備的輸出波形建立一個(gè)容差模板。模板極限值在垂直和水平方向距波形上每個(gè)點(diǎn)都有0.2格遠(yuǎn)。

這個(gè)測(cè)試告訴我們波形完全在模板內(nèi)。但如果波形幅度太小但仍位于模板內(nèi)怎么辦。我們可以增加一個(gè)波形的峰峰幅度測(cè)試，確保它具有最小的幅值。如圖2所示，測(cè)試Q2的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是與峰峰幅度進(jìn)行參數(shù)比較，看是否超過130mV.

　　圖2：第二個(gè)測(cè)試條件驗(yàn)證波形的峰峰電壓必須超過130mV。 這個(gè)測(cè)試條件與前面Q1中的模板測(cè)試一起，要求所有測(cè)試條件為真（與邏輯）才能產(chǎn)生“通過”結(jié)果。其它選擇包括“任意真”，“全部假”，“任意假”，“所有Q1-Q4或所有Q5-Q8”，以及“任意Q1-Q4與任意Q5-Q8”。

　　測(cè)量調(diào)制包絡(luò)的上升時(shí)間和下降時(shí)間是另一個(gè)所需的測(cè)試。如果直接對(duì)捕獲的波形做這種測(cè)試是很難的。然而，如果你抽取出調(diào)制包絡(luò)，你就能方便地測(cè)量上升和下降時(shí)間。通過使用絕對(duì)值（全波整流）然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行低通濾波實(shí)現(xiàn)解調(diào)。低通濾波器可以用示波器的增強(qiáng)分辨函數(shù)實(shí)現(xiàn)。圖3顯示了這種操作以及對(duì)調(diào)制包絡(luò)上升和下降時(shí)間的測(cè)量。抽取出來的包絡(luò)被疊加到原始波形上，用于展示它跟蹤40kHz載波峰值的完美程度。上升和下降時(shí)間是對(duì)數(shù)學(xué)跡線F1測(cè)量得到的。載波的頻率則是對(duì)原始波形C1測(cè)量得到的。

　　圖3：數(shù)學(xué)函數(shù)F1抽取出調(diào)制包絡(luò)，然后對(duì)包絡(luò)進(jìn)行上升和下降時(shí)間的測(cè)量。 測(cè)試條件Q3基于的是40kHz±400Hz的C1頻率。上升時(shí)間用作測(cè)試Q4的基礎(chǔ)，必須在平均值67 μs的±2μs之內(nèi)。同樣，Q5測(cè)試的上升時(shí)間要求處于標(biāo)稱值99 μs的±2μs之內(nèi)。 用峰峰值測(cè)試波形幅度只是測(cè)試了波形上的單個(gè)樣本對(duì)（最大－最小樣本）。它并沒有看到整個(gè)捕獲的波形。你可以創(chuàng)建一個(gè)圍繞調(diào)制包絡(luò)的模板（跟蹤所有載波峰值）然后測(cè)試包絡(luò)是否在模板之內(nèi)來做到這一點(diǎn)。圖4顯示了采用6個(gè)“與”測(cè)試條件的最終測(cè)試。

　　圖4：使用6個(gè)測(cè)試條件實(shí)現(xiàn)的完整測(cè)試設(shè)置，包括兩個(gè)模板，峰峰幅度，載波頻率以及調(diào)制包絡(luò)的上升與下降時(shí)間。 最后一步是選擇根據(jù)測(cè)試結(jié)果采取的動(dòng)作。共有6種可能動(dòng)作可以選擇：
● 停止采集
● 保存波形
● 發(fā)出可聞告警
● 保存測(cè)試的硬拷貝
● 產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室筆記本（LabNotebook）報(bào)告
● 從示波器的輔助輸出連接器輸出一個(gè)電子脈沖
任意或所有這些動(dòng)作都可以作為測(cè)試結(jié)果加以執(zhí)行。另外，狀態(tài)寄存器會(huì)報(bào)告測(cè)試結(jié)果，示波器也可以向外部控制器發(fā)出一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求。 大多數(shù)測(cè)試工程師會(huì)問到測(cè)試時(shí)間，這與示波器的型號(hào)有關(guān)。對(duì)這種示波器來說，調(diào)制包絡(luò)的基本信號(hào)采集和計(jì)算大約要花43ms時(shí)間。如果你開展所有測(cè)量（參數(shù)P1到P4），這個(gè)時(shí)間將增加到51ms。針對(duì)所有6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試將使總的測(cè)試時(shí)間延長至68ms。測(cè)量與測(cè)試只是給基本采集增加25ms的時(shí)間。如果想要使用IEEE-488（假設(shè)250kbps）將數(shù)據(jù)傳送到外部控制器，需要花10ms的時(shí)間傳輸2500個(gè)點(diǎn)的波形。從這個(gè)角度看，所有測(cè)量與測(cè)試仍然必須完成。pass/fail測(cè)試只需要你傳送測(cè)試結(jié)果，不必再編寫所有的測(cè)試代碼。 pass/fail測(cè)試是在測(cè)試中使用示波器的一種極好方法，不僅快速靈活，而且十分高效，可以用一臺(tái)儀器完成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、測(cè)量和測(cè)試功能。