汽车数据流的示波器检测技巧

注意

汽车示波器检测数据的表示方式是波形，可反映电子控制器输入与输出信号的动态变化过程。通过对示波器显示的波形分析，可获得被测对象性能参数和故障信息。

1.汽车示波器的特点

汽车示波器采样速率不高，通常不会超过20MS/s，但已足以满足汽车电路数据流检测的需要。汽车示波器通常设有两个或两个以上的测试通道，同时对多路电信号进行同步显示，具有高速动态分析各信号间相互关系的优点。

汽车示波器通常设有测试菜单，使用时无需像普通示波器那样繁琐地设定，只需点一下要测试的传感器或执行器的菜单就可以自动进入测量。电子存储示波器还具有连续记忆和重放功能，便于捕捉间歇性故障。同时也可以通过一定的软件与PC机连接，将采集的数据进行存储、打印、再现。

汽车示波器为汽车检修技术人员获取汽车数据流，快速判断汽车电子设备故障提供了有力的工具。使用普通示波器最大的困难是示波器的设定（即调整示波器的各个按钮，使显示的波形更为清楚）和波形分析。而汽车专用示波器的设定和调整是全自动的，汽车示波器使用方法非常简单，只要像点菜单一样，选择要测试的内容，无需任何设定和调整就可以直接观察波形。

2.汽车示波器示例

以OTC VISION2型汽车示波器为例，介绍汽车专用示波器的构成、功能及使用方法。

（1）汽车示波器的组成 OTC VISION2型汽车示波器的组成如图2-12所示，诊断模块1、测试主机2、存储卡3、外接电源线4、热启动开关5、主电源开关6、串行接口7、外部电源接口8、测试电缆9等组成，各组成部分的功能如下：

图2-12 OTC VISION2型示波器的组成

1—诊断模块 2—测试主机 3—存储卡 4—外接电源线 5—热启动开关 6—主电源开关 7—串行接口 8—外部电源接口 9—测试电缆

1）诊断模块。诊断模块用于对被测信号的预处理，使之成为测试主机能够识读的数字信号。该型号示波器配备了两种诊断模块，一种是示波器诊断模块，在波形检测时使用；另一种是发动机测试模块，在需要对发动机进行测试时，需换用该模块。

2）测试主机。它是仪器的主体部分，包括电路板、显示器、键盘。显示器除了显示检测结果（数据和波形）外，还显示人机对话界面、操作菜单等。键盘用于测试功能选择和测试过程的操控。

3）存储卡。存储卡用于储存仪器工作所需的数据和控制程序，工作时可为主机提供内存。存储卡可以升级，通过更新存储卡数据和程序的方式，可实现仪器适用范围的扩大及使用功能的提升。存储卡安装在主机底部的卡槽内，通常是在升级时才需要将其拔出。

4）外接电源线。该仪器使用12V直流电源，可通过车载蓄电池供电，也可用12V的A/C充电器作为电源。

5）热启动开关。当仪器在工作时出现死机现象时，可以通过热启动开关来重新启动仪器。

6）主电源开关。当需要使用仪器时，通过主电源开关使仪器与电源连接。

7）串行接口。该接口用于连接打印机、控制单元或废气分析仪等。

8）外部电源接口。示波器内装有可充电电池，当电池电力不足时，可通过该接口连接充电器，对电池进行充电。

9）测试电缆线。测试电缆线一端连接诊断模块的数据接口，另一端是测试探头。OTC VISION2型示波器备有4根测试电缆，分别为黄、蓝、红和绿4种颜色。还有一根呈黑色的搭铁电缆线，如图2-13所示。电缆线有专用和通用的两种，在进行不同的测试项目时，可通过更换专用的电缆线来适配。

（2）汽车示波器的功能 汽车示波器的基本功能是被测信号的波形显示，除此之外，通常还设有其他功能，以使示波器成为多用途测试仪器。

图2-13 OTC VISION2型示波器测试电缆连接

1—示波器/万用表模组 2—主机 3—示波器通道接口 4—鳄鱼夹

1）汽车示波器的基本功能。汽车示波器的基本功能就是模拟信号和数字信号的波形测试，采用多通道可同时显示多个波形，便于故障分析判断。

图2-14所示的是四通道波形显示一例，它同时显示了两个喷油器波形，一个点火正时波形和一个参考信号波形。

当需要对测试的波形进行分析时，可通过相关的功能键操作，对测试波形进行锁定和储存，以方便通过测试波形进行故障分析。示波器内的存储器储存了传感器、执行器的标准波形数据库，操纵功能键可调出相关的标准波形，通过测试波形与标准波形的比较，可分析与判断检测对象故障与否。

2）汽车示波器的附加功能。附加功能包括万用表功能和发动机性能测试功能。万用表功能可以直接测量和显示检测对象的电压或电阻等参数，这给使用示波器的检测者提供了方便。示波器配备了几种附加的测试探头，将这些测试探头连接被测对象，并启用仪器测试功能后，就可以测试发动机的转速、起动电流、发电机的电压等参数。

图2-14 四通道波形显示

（3）汽车示波器键盘功能与使用方法 OTC VI-SION2型示波器的键盘如图2-15所示，各键盘功能与使用方法见表2-7。

表2-7 OTC VISION2型示波器各键盘功能与使用方法

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3.汽车示波器检测示例

（1）检测周期性脉冲信号　 对于呈周期性变化的脉冲信号，示波器通过显示其波形，可获得被测信号的幅值、脉宽、频率、相位、占空比、形状等相关信息。根据所测得的脉冲信号，可分析与判断被测对象的性能状态。

1）检测周期信号的幅值。根据示波器所显示波形的幅值获取被测对象的状态信息。例如，检测磁感应式转速与曲轴传感器的电压波形（图2-16），根据电压波形的幅值分析其性能好坏。正常情况下，在发动机起动转速下的波形幅值一般不低于0.5V，随发动机转速的升高电压幅值应随之增大。

2）检测周期信号的脉宽。图2-17所示的是用示波器从喷油器控制端测得的电压脉冲，根据该电压波形脉宽可获得喷油器的喷油时间信息。

3）检测脉冲信号的频率。从示波器显示的周期信号电压波形中，可获得周期参数，周期的倒数即为信号的频率。涡旋式空气流量传感器、各转速传感器等均以信号的频率高低来反映空气流量的大小和转速的高低。

图2-15 OTC VISION2型示波器的键盘

图2-16 磁感应式传感器信号电压波形

图2-17 喷油器工作电压波形

4）检测周期信号的相位。有些检测需要从示波器显示的电压波形中获取相位信息。例如，通过检测点火线圈控制端的点火电压脉冲，并与曲轴位置传感器的信号电压脉冲进行比较，就可获取当前的点火提前角参数。

5）检测周期信号的占空比。汽车电子控制系统中，转动式怠速控制电磁阀、变速器油压调节电磁阀、变矩器锁止电磁阀、脉动式怠速控制阀等均通过占空比信号对其进行控制（图2-18）。因此，检测这些执行器及电子控制器的工作情况，可用示波器检测相应的控制信号电压波形，通过周期信号的脉宽与周期比即可得到所需的占空比参数（图2-19）。

图2-18 周期信号电压波形

T—周期 f—频率

图2-19 从显示波形中获得占空比参数

（2）检测非周期变化信号 非周期变化波形有两种类型，一种是呈非周期变化的脉冲信号，例如，氧传感器和爆燃传感器的信号电压就属于非周期变化的脉冲信号；另一种是在被测对象的某个工作状态改变时产生的信号电压波形，该电压波形反映了被测参数的瞬间变化过程，例如，进气管压力传感器和节气门位置传感器在加、减速时的信号电压波形。

1）检测非周期变化的脉冲信号。检测爆燃传感器信号端子的电压波形（图2-20），可根据电压波形的幅值与频率获得发动机是否产生爆燃的信息。

2）检测瞬间变化的信号。驾驶人在突然踩下加速踏板时，压敏电阻式进气压力传感器正常的信号电压波形如图2-21所示。根据所测信号电压波形与标准电压波形比较，即可准确判断传感器及电路是否有故障。

图2-20 爆燃传感器信号电压波形

图2-21 加减速时进气压力传感器信号波形

专家解读

例如，信号电压波形出现了断点和杂波，说明传感器内部电路或连接线路有接触不良之处；又如，在加速和减速时传感器信号波形始终为一直线，或信号电压过高或过低，则说明传感器电源、传感器本身或传感器真空管等有异常。

（3）检测稳定或变化缓慢信号 对于在一段时间内不变或变化缓慢的ECU输入或输出信号，示波器检测到的是一条水平直线。从水平直线波形的高度可获得被测信号的电压值，从直线波形有无缺损和杂波则可诊断被测对象及电路是否有故障。

图2-22所示的是发动机冷却液温度传感器电压波形，可以看到有杂波出现，说明传感器搭铁不良或传感器线路连接点有接触不良之处。

当发动机温度变化时，水平直线波的高度应该有相应的改变。否则，说明传感器性能不良。

图2-22 发动机冷却液温度传感器电压波形