詳解虛擬示波器

為了滿(mǎn)足自動(dòng)控制不同實(shí)驗的要求我們提供了示波器的四種顯示方式。
（1）示波器的時(shí)域顯示方式
（2）示波器的相平面顯示（X-Y）方式
（3）示波器的頻率特性顯示方式有對數幅頻特性顯示、對數相頻特性顯示（伯德圖），幅
相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時(shí)域分析（弧度）顯示方式。
(4) 示波器的計算機控制顯示方式
虛擬示波器的使用
一．設置
用戶(hù)可以根據不同的要求選擇不同的示波器，具體設置方法如下：
示波器的一般用法： 運行LABACT 程序，選擇‘工具’欄中的‘單跡示波器’項或‘雙跡示波
器’項，將可直接彈出該界面。‘單跡示波器’項的頻率響應要比‘雙跡示波器’項高，將可觀(guān)察每
秒6500 個(gè)點(diǎn)；‘雙跡示波器’項只能觀(guān)察每秒3200 個(gè)點(diǎn)。點(diǎn)擊開(kāi)始即可當作一般的示波器使用。
實(shí)驗使用：運行LABACT 程序，選擇‘自動(dòng)控制/ 微機控制/ 控制系統’菜單下的相應實(shí)
驗項目，就會(huì )彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)始即可使用本實(shí)驗機配套的虛擬示波器（B3）單
元的CH1、CH2 測孔測量波形。
二．示波器的使用
1．示波器的時(shí)域顯示
示波器的時(shí)域顯示是指顯示器界面中X 軸為時(shí)間t，Y 軸為電壓U。見(jiàn)圖2-1 為示波器的
時(shí)域顯示運行界面，只要點(diǎn)擊開(kāi)始，示波器就運行了，此時(shí)就可以用實(shí)驗機上的（CH1）和（CH2）
來(lái)采集、觀(guān)察波形。CH1 和CH2 各有輸入范圍選擇開(kāi)關(guān)，當輸入電壓小于－5v--+5v 應選用×1
檔。
注：在使用本虛擬示波器采集、觀(guān)察波形時(shí)，如輸入范圍選擇開(kāi)關(guān)選用×1 檔，其輸入電壓
一定要在－5v--+5v 的范圍以?xún)?。如果大于此輸入范圍應選用×5 擋（表示輸入信號衰減5 倍后
進(jìn)入示波器）。
該顯示界面的下方有一個(gè)“顯示方式”選擇框，提供了示波和X-Y 兩種方式。當需要是時(shí)域顯示方式時(shí)，應選擇框內的示波方式選項（通常在彈出示波器界面時(shí)，默認為示波方式）。
點(diǎn)擊停止后，將停止示波器運行，即可進(jìn)行波形分析和相關(guān)的測量（只保存當前實(shí)驗的波形）。

圖2-1 虛擬示波器時(shí)域顯示運行界面（數字PID 控制實(shí)驗曲線(xiàn)）
（1）信號幅值測量
在顯示界面的左右各有一條滑竿標尺，用戶(hù)點(diǎn)住滑竿標尺上、下移動(dòng)到顯示界面中需標定
的點(diǎn)，此時(shí)滑竿的最右側的黃色方塊上顯示的數據為當前測量點(diǎn)的幅值，見(jiàn)圖2-1 的4.34V 和
2.5V 數據顯示。在Y 軸上兩條滑竿之間（在顯示界面的左側）的黃色方塊中顯示的數據，為
兩個(gè)測量點(diǎn)的幅值差，見(jiàn)圖2-1 上的Δv=1.84V。
（2）信號時(shí)間測量
a、移動(dòng)波形
在運行開(kāi)始到停止。示波器可能已采樣了多幅波形，因此用戶(hù)首先必須點(diǎn)擊顯示界面下方
的‘前一屏’或‘后一屏’來(lái)獲取顯示所需的畫(huà)面，然后再點(diǎn)擊中間的‘微調按鈕’來(lái)調節波形至最佳測量狀態(tài)。
b、壓縮/擴展波形
在顯示界面的下方有一個(gè)‘時(shí)間量程’選擇框，在框中‘×2’表示波形壓縮了2 倍，‘×4’表示波
形壓縮了4 倍，該功能適用于觀(guān)察頻率低、周期長(cháng)的信號，例如觀(guān)察時(shí)間常數大的積分信號輸
出；在框中‘／2’表示波形放大了2 倍，‘／4’表示波形壓放大了4 倍，該功能適用于觀(guān)察頻率較
高的信號，例如觀(guān)察微分信號輸出、階躍輸出的上升時(shí)間等。

c、信號時(shí)間的測量
當信號在顯示界面處于最佳測量狀態(tài)后，用戶(hù)可以點(diǎn)住顯示界面上下各一條的滑竿，左、
右移動(dòng)到波形需標定的點(diǎn)的位置，在X 軸上兩條滑竿之間的黃色方塊中顯示的數據，為兩個(gè)X
軸上標定點(diǎn)的時(shí)間差，見(jiàn)圖2-1 上的Δt=1.200S。
2．示波器的相平面顯示（X-Y）使用
在示波器的時(shí)域顯示界面下方的‘顯示方式’選擇框中，如用戶(hù)選中‘X-Y’選項，則虛擬示波
器將提供相當于真實(shí)示波器中的X-Y 選項，即可實(shí)現自動(dòng)控制原理實(shí)驗中的‘相平面分析’實(shí)驗。
在實(shí)驗中欲觀(guān)測實(shí)驗結果時(shí)，應運行LabACT 程序，選擇自動(dòng)控制菜單下的非線(xiàn)性系統的
相平面分析實(shí)驗項目，再分別選擇典型非線(xiàn)性環(huán)節、或二階非線(xiàn)性系統、或三階非線(xiàn)性系統，
就會(huì )彈出相應的虛擬示波器界面，即可使用本實(shí)驗機的虛擬示波器觀(guān)察波形。
確保實(shí)驗機處于聯(lián)機狀態(tài)，點(diǎn)擊開(kāi)始后即開(kāi)始實(shí)驗。
分析波形：待出現完整波形以后，點(diǎn)擊停止后停止運行，進(jìn)行波形分析；或按刷新按鈕進(jìn)
行波形更新。注意：分析波形必須先停止。在相平面顯示界面上，同樣也可以實(shí)現與時(shí)域顯示
時(shí)相同的幅值測量和時(shí)間測量功能。
在非線(xiàn)性實(shí)驗的相平面分析實(shí)驗中，如果用戶(hù)在‘顯示方式’選擇框中，選中‘示波’選項，示
波器將轉為時(shí)域顯示方式。這樣用戶(hù)可以在同一界面上方便地看到系統的時(shí)域顯示和相平面顯
示。
3．示波器的計算機控制顯示使用
示波器的計算機控制顯示方式可以在示波器顯示界面上進(jìn)行參數的設置和修改，該界面顯
示方式用于PID 算法、最少拍控制、大林算法、溫度控制等實(shí)驗。注意：分析波形必須先停止。
1）最少拍控制系統實(shí)驗
在實(shí)驗中欲觀(guān)測實(shí)驗結果時(shí)，只要運行LABACT 程序，選擇微機控制菜單下的最少拍控
制系統----有紋波實(shí)驗項目，就會(huì )彈出虛擬示波器的界面，確保實(shí)驗機處于聯(lián)機狀態(tài)，點(diǎn)擊開(kāi)始
后將自動(dòng)加載相應源文件，此時(shí)可選用虛擬示波器（B3）單元的CH1、CH2 測孔測量波形。
該實(shí)驗顯示界面的下邊“計算公式”欄中有Ki、Pi ，7 個(gè)控制參數，界面上方有采樣周期T，
點(diǎn)擊開(kāi)始后，將默認以下參數：
K0=0.54 K1=－0.2 K2=K3=0 P1=0.72 P2=P3=0， T=200x5mS=1000mS
該實(shí)驗顯示界面的下邊“計算公式”欄的Ki、Pi 與界面上方的采樣周期T 均可由用戶(hù)在界面上直接修改，以期獲得理想的實(shí)驗結果，改變這些參數后，只要再次點(diǎn)擊“開(kāi)始”鍵，即可使實(shí)
驗機按照新的控制參數運行。
修改參數：根據實(shí)驗要求設定好下邊7 個(gè)控制參數和采樣周期，然后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕。
分析波形：待出現完整波形以后，點(diǎn)擊停止按鈕，進(jìn)行波形分析。
2）數字PID 控制實(shí)驗
在實(shí)驗中欲觀(guān)測實(shí)驗結果時(shí)，只要運行LABACT 程序，選擇微機控制菜單下的數字PID
控制實(shí)驗項目，就會(huì )彈出虛擬示波器的界面，點(diǎn)擊開(kāi)始后將自動(dòng)加載相應源文件，運行程序。
在程序運行中，隨時(shí)可修改控制系數PID，然后點(diǎn)擊發(fā)送，無(wú)須點(diǎn)擊停止；只有在需觀(guān)察
實(shí)驗結果時(shí)，才需點(diǎn)擊停止。
該實(shí)驗顯示界面的右邊“PID 系數”欄中有，E 點(diǎn)擊‘發(fā)送’后，將默認以下參數：Kp=0.9 ， I T =20 S ， D T =50 S ， 0 E =1500 ，‘溫度’=65
℃
該實(shí)驗的顯示界面的右邊“PID 系數”欄的比例系數Kp（0.00~2.00）、調節器的積分時(shí)間I T
（1~99S）、調節器的微分時(shí)間D T （0~99S）和積分量閥值0 E （0~2000），以及‘溫度’參數（1~70
℃）均可由用戶(hù)在界面上直接修改，以期獲得理想的實(shí)驗結果。如在控制過(guò)程中欲改變這些系
數和參數，則改變后，只要再次點(diǎn)擊“發(fā)送”鍵，即可使實(shí)驗機按照新的控制系數和設定參數運
行。
該實(shí)驗已規定采樣周期T=2 秒。
修改參數：根據實(shí)驗要求設定好右邊Kp 、I T 、D T 3 個(gè)控制系數、積分量閥值0 E ，和‘溫
度’參數然后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕。
分析波形： 大概等20~30 分鐘，待出現完整波形以后，點(diǎn)擊停止按鈕，進(jìn)行波形分析。
冷卻：在運行中，改變‘溫度’參數為‘1℃’后，再次點(diǎn)擊“發(fā)送”鍵將啟動(dòng)風(fēng)扇轉動(dòng)，進(jìn)行冷
卻。
4．虛擬示波器的截圖
在虛擬示波器界面上第二排圖標工具欄左起第22 個(gè)（黃色問(wèn)號的右邊）加上了示波器的
截圖按扭，截圖后需要命名保存，默認則保存到C 盤(pán)AEDK 目錄下，格式為BMP 圖象文件，
可以雙擊直接查看，方便直接將保存的圖，粘貼到文檔之中。