汽车示波器的使用

01-28

汽车维修中要用到示波器的原因
汽车电子设备的有些信号变化速率是非常快的，变化周期达到千分之一秒，通常测试仪器的扫描速度应该是被测信号的5～10倍。许多故障信号是间歇的，时有时无，这就需要仪器的测试速度高于故障信号的速度。数字示波器可以满足这个速度要求，它不仅可以快速捕捉电路信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便维修人员可以一面观察，一面分析。它还可以用储存的方式记录信号波形，可以倒回来观察已经发生过的快速信号，这就为分析故障提供了极大方便。无论是高速信号(例如：喷油器信号)，还是低速信号(如节气门位置变化及氧传感器信号)，用示波器来观察可以从波形中发现端倪。示波器就像一把尺子，它可以测量计算机系统工作状况，通过示波器可以观察到汽车电子系统是如何工作的。
当汽车的电子设备或线路出故障时，就需要维修人员着手采集所有相关的数据。示波器能显示电路中电子运动的轨迹，其方法是将电压随时间的变化以曲线的方式显示出来，所示电压的大小取决于电路中的电流和电阻。根据示波器上电压随时间变化的情况，就可以判断电路中到底出了什么问题。要使示波器发挥出最大的功效，就需将所采集到的波形进行对比。

汽车示波器
汽车示波器，顾名思义就是用来检测汽车电子电路故障的示波器。汽车电路信号传输速率最大的就是CAN总线，汽车示波器的采样率为20MS/s。汽车示波器又分模拟汽车示波器和虚拟（PC）汽车示波器。

汽车示波器的应用
汽汽车示波器在汽车电子控制故障诊断中，有两种应用方式：
方式一：整个系统运行状态的分析--确定整个系统运行的情况；
方式二：某个电器或电路的故障分析-确定在整个系统运行正常的情况下，某个电器或某段电路的故障。

①系统运行情况分析(O2FB-氧反馈平衡方法)
许多人认为在汽车诊断中使用汽车示波器的原因是为了让汽车修理技术人员可以“看”到在电子电路中发生了什么。这确实是一个好的理由，但是为什么要去“看”到电子电路呢?
近三十年来点火示波器在汽车修理业有如此有用的一个原因就是点火示波器能够看到电子信号。点火示波器不仅使其看到了点火系统的问题，还可以帮助查出许多电子和机械方面的故障。在汽车修理业存在一个问题那就是自从1980年燃料反馈控制系统出现以来，还没有一种快速彻底同时又准确的方法，能够去测量所有的电子式和机械式反馈系统的运行性能。在有些汽车上可以连接解码器，并从解码器上非常快速得到许多有用的资料，但有许多汽车没有这样的信息传送能力，由于解码器软件的限制，它不能看到。例如：损坏的喷油驱动器或氧传感器变化过慢或产生反向的电压信号。此外，大多数解码器只能用英文字母或数字来显示测试结果，而不是用观看起来比较容易的画面来显示。
随着汽车中电子设备的增加，现在可以正式的称自已的行业既是电子修理行业，又是汽车修理业，让我们把自已的行业和纯电子修理业(TVVCR和计算机)详细地做个比较，纯电子修理业已经使用示波器许多年了，现在汽车修理业的许多人正在赶上来，但是对于汽车修理技术员来讲不同的地方在于，电子修理业在检查一个电子故障时，通常有一个确定的测试点，它可以进行最初的系统检查和后来的维修验证，例如在VCR“测试点A”的波形是好的，那么整个VCR系统运行就是正常的。如果能留在装有燃油反馈控制系统的汽车上进行同样的“整个系统运行情况”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馈控制汽车的“测试点A”呢？当今汽车电子设备如控制电脑，所有传感器，执行器和电路都是为了使燃油混合比能保持在十分狭小的催化反应器的操作“窗口”中，如果发动机控制管理系统的控制目的是为了使废气排版中有害气体降到最低程度，是不是也想要去监视它呢？如果发动机管理系统用氧传感器信号做为整个系统质量控制的“看门狗”该怎么办？用汽车示波器测量氧传感器电路，可以快速有效地(甚至在汽车行驶中)监视整个燃油反馈控制系统的工作，因此，在装有燃油反馈控制系统的汽车上，“实验点A”就是氧传感器的信号，与其它的测试仪表相比，汽车示波器能给更多的关于随着氧传感器信号的变化所发生情况的全部信息。一个好的氧传感器是非常敏感的，而且容易被各种情况所干扰，因此若氧传感器能够产生合适良好的波形时，可以确信，修理顶目是成功的，整个系统无论发动机还是电子控制部分都是正常的。
在本部分中，为了简单起见，对于使用汽车示波器测量或验证氧传感器信号的过程，都简称为氧传感器反馈平衡(O2FB)过程。
氧传感器平衡过程是诊断修理的验证过程，通过这一过程维修技术人员将汽车示波器接到氧传感器电路上，验证氧传感器本身是否工作正常，然后分析波形。进而进行：1)确定需要进行怎样的修理(电子或机械的)；2)在修复后交车前验证燃料反馈控制系统故障是否真的已经排除或还需要重新测试。
在这个过程中你能够用氧传感器反馈平衡分析方法来诊断真空漏气、点火不良、喷油不平衡、气缸压力等问题，运用你所掌握的氧反馈平衡技能，你将有能力在实际中重新调整汽车。自从燃油反馈控制系统出现以来，还从来没有什么设备在测试时这么有效果。那么想要得到什么呢？在七十年代，甚至在今天，点火高压波形告诉你点火系统和许多发动机的机械部分是如何发挥功能的。在修理之后，你通过检查波形来看你是否解决了问题。今天你可以用氧传感器信号做同样的事。但是，正像都已知道点火高压波形可以告诉什么一样，掌握从氧传感器波形中分析故障的技能，需要通过训练和丰富的实际经验。
有一种说法：“历史本身在重复”。昨天技术人员运用点火高压波形去分析故障，今天又要学习用氧传感器来分析故障。有趣的是在大多数汽车中，点火高压波形仍然是最复杂的波形。
用氧反馈平衡诊断汽车故障的方法是分析电控喷射发动机故障的一种新方法，如果在以前你还没有遇到这样的问题，你无疑地会感到疑惑，事实上在确定你所修理的汽车行驶性能以及排放等方面的问题是否有效之前，为什么有那么多的疑点。甚至在会天的修理市场上，对你的修理工作是否成功来加以确认仍然是很重要的。
②电器电路故障分析
这部分是否已经修好这是比系统运行分析低一级的分析，这项分析可以帮助分析某个电器电路是否有故障，以及验证。
用其它测试仪表来检查某一特定电路元件，也可以得到好的结果，例如冷却水温度传感器开路故障，你当然可以用汽车示波器来诊断，但用数字万用表也可以顺利的做出同样自诊断结果，然而对于氧传感器反馈平衡信号没有其它设备比汽车示波器更有效。
对于某一个传感器或执行器以及电路，应该怎样用汽车示波器观察呢?所需的汽车电子信号都可以用五种测量尺度来加以判断，也就是说任何一个汽车电子信号都应具有以下可度量的五个参数指标，它们分别是：
a.幅值--信号最高电压
b.频率--信号的循环时间
c.形状--信号的外形模样
d.脉宽--信号的占空比或所占时间
e.阵列--信号的重复特性(例如：同步脉冲或串行数据)
汽车示波器可以显示出所有电子信号的这五种判定尺度，如果你知道如何去分析电子信号的这五种参数，你就能够判定这个电子信号的波形是否正常，通过波形分析你可进一步检查出电路中传感器，执行器以及电路和控制电脑等各部分的故障，也可以进行修理后的结果分析。最后再做氧反馈平衡检查整个发动机控制系统的运行情况。
故障电路从损坏状态到被修复状态在汽车示波器上显示的波形几乎总是在它的五种测量尺度上发生剧烈的变化。这就是为什么要用汽车示波器对汽车电气设备修理结果进行验证的重要原因。
汽车示波器的主要应用范围包括：
a.在日常调整或行驶性能及排版诊断中实施氧反馈平衡(O2FB)试验；
b.查出故障码所指电路的故障；
c.查出所怀疑的造成行驶故障以及排放故障的那些电路中的问题。
汽车计算机用“金色规则”编程来实现信息通讯。技术人员必须开始自已编程去理解“电语言的金色规则”为了使汽车计算机系统正常运行，就必须用有正常判定度量的信号来通讯，或者说它不认识语言。汽车示波器可以在同一时间内显示出两个电子信号的5种判定尺度，这就是汽车示波器是强有力的工具的原因。

汽车示波器的使用
1.汽车示波器的使用注意事项
①测试点火高压线时，必须使用专用的电容探头，不能将示波器探头直接接入点火次级电路。
②使用汽车示波器时，注意远离热源，例如排气管，催化器等，温度过高会损坏仪器。
③汽车示波器在测试时要注意测试线尽量离开风扇叶片、皮带等转动部件。
④测试时确认发动机盖的液压支撑是好的，防止发动机盖自动下降时伤及头部或损坏汽车示波器。
⑤路试中，不要将汽车示波器放在仪表台上方，最好是拿在手中测试。

常见示波器面板功能键、钮的标示及作用
1.POWER（电源开关）：接通或关断整机输入电源。每次开机必先开此开关。
2. FOCUS（聚焦）和ASTIG（辅助聚焦）：常为套轴电位器，用于调整波形的清晰度。调好后不再动。
3. ROTATION（扫描轨迹旋转控制）：调整此旋钮可以使光迹和座标水平线平行。调好后不再动。
4. ILLUM（坐标刻度照明）：用于照亮内刻度坐标。根据现场情况调节。
5. A/B INTEN（A/B亮度控制）：通常为套轴电位器，作用是调节A和B扫描光迹的亮度。现场调节。
6. CAL 0.5Vp-p（校正信号输出）：提供0.5Vp-p且从0电平开始的正向方波电压，用于校正示波器。
7. VOLTS/div（电压量程选择）：通常电压量程和幅度微调为套轴电位器，外调节旋钮是电压量程选择，转动此旋钮以改变电压量程；中间带开关的电位器为电压量程微调，顺时针旋到底为校正位置，逆时针调节，波形幅度，变化范围在电压/格两档之间。
8. CH1和CH2（输入信号插座）：为示波器提供输入信号。测量用的探头插在该插座上。
9. AC GND DC（输入耦合开关）：用于选择输入信号的耦合方式。AC为交流耦合DC为直流耦合。
10. GRIG SEL（内同步选择）：按下此键，以CH1和CH2分别作为内同步信号源。
11. CH POL（信号倒相）：按下此键，输入信号倒相180°。
12. VERTICAL MODE（垂直工作方式选择）：分别按下CH1、CH2、ALT、COHP、ADD、X-Y键，屏幕显示依次为CH1、CH2、CH1和CH2交替、CH1和CH2断续、CH1和CH2代数和、CH1垂直/CH2水平等方式。
13. POSITION（位移调节）：调节CH1和CH2输入信号0电平在屏幕的起始位置。
14. UNCAL（不校正指示）：当CH1和CH2电压量程微调不在校正位置时，对应的不校正指示灯点亮。
15. TIME（扫描时间调整）：外旋钮调节A扫描速度，内旋钮调节B扫描速度

示波器一般使用方法
1. 获得基线：使用无使用说明书的示波器时，首先应调出一条很细的清晰水平基线，然后用探头进行测量，步骤如下。
（1）预置面板各开关、旋钮。亮度置适中位置，聚焦和辅助聚焦置适中位置，垂直输入耦合置"AC"，垂直电压量程选择置适当档位（如"5mV/div"），垂直工作方式选择置"CH1"，垂直灵敏度微调校正置"CAL"，垂直通道同步源选择置中间位置，垂直位置置中间，A和B扫描时间均置适当档位（如"0.5ms/div"），A扫描时间微调置校准位置"CAL"，水平位移置中间，扫描工作方式置"A"，触发同步方式置"AUTO"，斜率开关置"+"，触发耦合开关置"AC"，触发源选择置"INT"。
（2）按下电源开关，电源指示灯亮。
（3）调节A亮度聚焦等有关控制旋钮，可出现纤细明亮的扫描基线，调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合。
（4）调节轨迹旋转控制使基线与水平坐标平行。
2.显示信号：一般示波器均有0.5Vp-p标准方波信号输出口，调妥基线后，即可将探头接入此插口，此时屏幕应显示一串方波信号，调节电压量程和扫描时间旋钮，方波的幅度和宽度应有变化，至此说明该示波器基本调整完毕，可以投入使用。
3.测量信号：将测试线接入CH1或CH2输入插座，测试探头触及测试点，即可在示波器上观察波形。如果波形幅度太大或太小，可调整电压量程旋钮；如果波形周期显示不合适，可调整扫描速度旋钮

信号频率和时基选择
时基/频率表的用途是帮助根据信号频率来选择时基或判断显示波形的频率。
时基/频率表的使用方法：可以通过计算屏幕显示波形的循环次数(1-5)的方法用汽车示波器去判定信号频率，表内左侧第一列为确定的频率数，其他列为当前时基数。

示波器设置要领
用示波器测试一个未知的信号时，如何设置示波器是一件相当复杂的事，本部分说明用汽车示波器去捕捉波形时，设置示波器的基本方法，它可以帮助读者理解并掌握示波器设置的要领。
根据信号频率确定时基设定值。
表1 时基频率转换表
Hz示波器显示的波形循环次数

Hz	示波器显示的波形循环次数
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)设置项目
为了显示一个波形，必须时要对示波器做如下设定：
①电压比例；
②时基；
③触发电平(也可以将触发模式置于“自动”档)；
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：此方式能过滤信号中的直流部分，只显示交流分量，常用于两线变磁阴磁电式传感器信号的波形观察，以及信号中的噪音和发电机漪涟电压(二极管)或其它较少的例子中的观察。
c.接地GND方式：此方式用于判定接地位置或0V电压水平或显示示波器0V电压参考点。
2)设置要领
①当用自动设置功能(AUTORANGE)能够看清楚显示的波形时，可以用手动设置(MANUAL)来进一步微调。
②如果显示屏上仍不能看清晰的波形，可以根据推断，假设电压比例和触发电平，暂且先不设定时基。
③用数字式万用表测量信号电压，并根据测出的电压来设置电压档比例。
④将触发电平设定在信号电压的一半以上，在设定电压比例和触发电平后，唯一未设定的就是时基了。
⑤这时手动设定时基，大多数信号应在1毫秒到1秒之间。
⑥时基/频率表可以用来帮助选择时基，可以先用汽车示波器上的游动光标测量信号频率，然后确定所希望的显示波形的循环次数(个数)再从表中找到信号频率与循环次数(个数)的交点，这就是要确定时基数。
3)当无法捕捉到波形时
①确认触发模式是在“自动(AUTO)”模式下，如果在“自动”模式下汽车示波器有可能不触发。
②确认汽车示波器的屏幕显示并未处在冻结(HOLD)状态，若屏幕已被冻结，就按一下解除键。
③确认信号是否真的存在，可以用万用表先检查电压，如果确信信号是存在的，用汽车示波器和万用表不能够捕捉到，就检查测试线和接柱的连接情况。
④确认耦合方式不在“接地”(GND)模式，若在“接地”模式，任何信号都无法进入。
⑤确认触发源是定义在所择的通道上。

示波器用语
触发电平：示波器显示时的起始电压值；
触发源：示波器的触发通道[通道(CH1)、通道(CH2)和外触发通道(EXT)]；
触发沿：示波器显示时的波形上升或下降沿；
电压比例：每格垂直高度代表的电压值；
时基：每格水平长度代表的时间值；
直流耦合：测量交流和直流信号；
交流耦合：只允许信号的交流成份通过它滤掉了直流成份(电容用来过滤直流电压)；
接地耦合：确认示波器显示的0V电压位置；
自动触发：如果没有手动设定，示波器就自动触发并显示信号波形。