前几天,小白在实验室工作时,听到同事抱怨示波器有问题。上前查看,才知道,小白的那位同事在测量信号波形时,实际与理想相差甚远。于是乎,在探头什么也不接的情况下,发现示波器本身也存在波形信号,于是乎,便有了前述说的抱怨。
由于没有保存当时的波形,事后小白还是很轻而易举的将这个波形再一次展现在示波器界面上。
通过调用示波器功能,可以看到,其是一个大致在50HZ频率的正弦波。
看到此波形,是不是很眼熟,在日常使用示波器测量电压或者普通信号,相信绝大多数工程师也遇到过这种奇怪的波形。
如果你稍微对国家电力系统有一点了解的话,都知道,我国的民用标准电压为220V,频率50HZ.那么工频干扰则是因为电力系统引起的50HZ正弦波对测量过程的干扰。
关于干扰,其可总结为以下两个主要原因:
- 空间辐射
示波器的低频输入阻抗本身是很高的。对于高频信号,因为输入电容的容抗下降,输入阻抗也会下降。加之示波器探头的馈线本身较长,即使其内部的外层具有屏蔽层的同轴电缆,但对于低频来说,几乎起不到屏蔽作用。这时,对于工频干扰来说,探头的馈线相当于天线接收器,接受空间工频干扰,耦合到示波器中。
同时小白也做了另一个实验,即用手接触探头。波形显示如下
这时,人与探头之间共同构成了一个大天线,接收空间中的工频干扰。
如果想要消除空间中的辐射干扰,可选择在空旷的室外环境下测量。
- 接地不良
在探头接触被测信号,正常的测试,比如测试纹波,在弹簧针接地不良时,也会同样存在这样的波形显示。关于这个现象,小白看到过一个很好的解释:示波器的壳体与探头的参考地都是连接地线的,良好的接地对测量起着至关的重要。如果示波器的地与被测设备的地接在一起,那么可形成一个很好的信号回流路径。同时此时的回流路径也是最短的,引入的干扰也是最小的。信号从示波器探头流到探头的地,经过被测设备的地最后回流到示波器的探头上。如果地断掉,信号只能绕远路回流,其经过示波器的大地,流到被测设备的大地,最终流到示波器探头,中间绕了大圈,引入工频干扰。
关于工频干扰对测试的影响,相对来说是完全可以避免的。讲这些内容也是受周围同事所遇到的问题所联想到的。同时也相信一些硬件小白也同样不懂其中的原因,于是乎便简单的科普一下。