เครื่องมือและการวัด

วางเคอร์เซอร์วัดเวลาโดยไม่แม่นยำเกินข้อมูล

กำหนดจุดข้ามและตรวจระยะตัวอย่างก่อนรายงานเวลา พร้อมตัวอย่างแยกขอบเขตการวางเคอร์เซอร์จากความไม่แน่นอนรวม

เคอร์เซอร์ช่วยเลือกจุดที่อยากวัดได้อิสระ แต่ตัวเลขหลายหลักบนจอไม่ได้ทำให้ตำแหน่งนั้นแน่นอนกว่าข้อมูลที่เก็บ การวัดเวลาควรเริ่มจากนิยามสองจุดและข้อจำกัดของการวาง ไม่เริ่มจากจำนวนทศนิยมที่เครื่องแสดง บทนี้ใช้ข้อมูลขอบสัญญาณแรงดันต่ำสมมติ เพื่อคำนวณผลต่างเวลาและแยกขอบเขตจากการเลือกจุดออกจากสเปกเวลาเครื่อง

ระบุว่าขอบเริ่มและจบหมายถึงอะไร

หากวัดความกว้างพัลส์ ให้กำหนดระดับที่ขอบขาขึ้นและขาลงผ่านเหมือนกัน หากวัดเวลาหน่วงสองช่อง ให้ระบุระดับอ้างอิงของแต่ละสัญญาณ ไม่วางที่จุดที่ดูเหมือนเริ่มโค้งด้วยสายตาแล้วเรียกว่าเวลาเริ่มเหมือนกันทุกครั้ง การเปลี่ยนนิยามจุดอาจสร้างส่วนต่างมากกว่าข้อจำกัดของตัวเคอร์เซอร์เอง

FAQ ของ Tektronix อธิบายว่าการวัดด้วยเคอร์เซอร์พึ่งการวางของผู้ใช้และความละเอียดการแสดง ส่วนการวัดอัตโนมัติช่วยให้ใช้กติกาซ้ำได้สม่ำเสมอขึ้น ประเด็นนี้ไม่ได้หมายความว่าการวัดอัตโนมัติถูกเสมอ ต้องตรวจระดับตัดสิน ขอบที่เลือก และว่ารูปคลื่นมีข้อมูลเพียงพอ การใช้ทั้งสองวิธีตรวจไขว้ช่วยค้นความต่างของนิยามได้มากกว่าการเลือกเชื่อฝ่ายใดทันที

ภาพอธิบาย 1จากนิยามสู่ช่วงผล
  1. นิยามจุด

    ใช้ระดับข้ามและทิศทางที่ชัดเจน

  2. ตรวจข้อมูล

    ดูระยะตัวอย่างและรูปร่างขอบ

  3. วางสองจุด

    บันทึกเวลาต้นปลายก่อนลบ

  4. ประเมินแยก

    การวาง ฐานเวลา และความหน่วงช่องคนละส่วน

ความละเอียดหน้าจอไม่ใช่ความไม่แน่นอนรวม

ตัวอย่างสมมติ: ผลต่างสิบไมโครวินาทีกับขอบเขตการวาง

สมมติวางจุดแรกที่ 12.40 µs และจุดที่สองที่ 22.40 µs ผลต่างคือ 22.40 − 12.40 = 10.00 µs กำหนดเพื่อฝึกว่าตำแหน่งแต่ละจุดมีขอบเขตการวาง ±0.05 µs โดยยังไม่รวมความคลาดอื่น กรณีผลต่างมากสุดคือ 22.45 − 12.35 = 10.10 µs และน้อยสุดคือ 22.35 − 12.45 = 9.90 µs จึงได้ขอบเขตจากการวางเพียงส่วนนี้ ±0.10 µs

ห้ามนำ 0.05 กับ 0.05 มารวมแบบรากกำลังสองแล้วเรียกเป็นช่วงรับรองโดยอัตโนมัติ เพราะขอบเขตที่ตั้งยังไม่มีการกระจายและความเป็นอิสระทางสถิติรองรับ การบวกขอบเขตข้างละ 0.05 เป็น 0.10 ในตัวอย่างนี้เป็นการดูกรณีเลวร้ายของการเลือกสองจุด ไม่ใช่งบความไม่แน่นอนรวมของระบบวัด และไม่ใช่ข้อกำหนดที่อ่านจากคู่มือเครื่อง

ระยะตัวอย่างไม่เท่าความแม่นยำทั้งหมด

ถ้าอัตราสุ่มตัวอย่างในตัวอย่างเป็น 10 MSa/s ระยะจุดคือ 1 ÷ 10,000,000 = 0.1 µs ค่า ±0.05 µs ข้างต้นเท่าครึ่งช่วงจุด แต่ไม่ได้แปลว่าทุกเครื่องมีข้อผิดพลาดครึ่งตัวอย่างเสมอ การประมาณระหว่างจุดอาจช่วยประเมินจุดข้ามได้ละเอียดกว่าระยะจุดเมื่อรูปและอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนเอื้อ ในทางกลับกันขอบผิดรูปหรือการสุ่มไม่พอก็ทำให้ผลแย่กว่าตัวอย่างได้

สมมติข้อคลาดสเกลฐานเวลาอีกส่วนหนึ่งเป็น 20 ส่วนในล้านส่วน ผลต่อช่วง 10 µs คือ 10 × 20 ÷ 1,000,000 = 0.0002 µs หรือ 0.2 ns ค่านี้เล็กกว่าขอบเขตการวาง 0.10 µs มาก แต่ยังไม่ครอบคลุมการหน่วงต่างช่องหรือเสียงรบกวน ตัวเลข 20 ส่วนในล้านส่วนเป็นสมมติฐานเพื่อแสดงการแปลงหน่วย ไม่ใช่ความแม่นยำของเครื่องที่อ้างอิง

ภาพอธิบาย 2ขอบเขตของการวางสองจุด
  1. ค่าที่อ่าน

    22.40 − 12.40 = 10.00 µs

  2. มากสุด

    22.45 − 12.35 = 10.10 µs

  3. น้อยสุด

    22.35 − 12.45 = 9.90 µs

  4. ขอบเขตส่วนนี้

    ±0.10 µs ยังไม่รวมข้อจำกัดระบบอื่น

±0.05 µs ต่อจุดเป็นสมมติฐาน ไม่ใช่สเปกหรือช่วงความเชื่อมั่น

ขยายภาพเพื่อวางให้ชัด ไม่ใช่สร้างตัวอย่างใหม่

การซูมช่วยให้เลือกจุดข้ามด้วยสายตาได้ง่ายขึ้นและตรวจว่าตรงระดับเดิมหรือไม่ แต่จำนวนตัวอย่างในระเบียนหยุดแล้วไม่เพิ่ม ให้เปิดการแสดงจุดเมื่อเหมาะสมเพื่อดูว่าขอบมีจุดรองรับกี่จุด ถ้าการอ่านเปลี่ยนมากเมื่อสลับวิธีเชื่อมเส้น ให้กลับไปตรวจอัตราสุ่มและรูปขอบแทนการเลือกเส้นที่ให้ตัวเลขตรงความคาดหวัง

เมื่อขอบมีเสียงรบกวนหลายจุดผ่านเกณฑ์ ต้องระบุว่าคิดจุดแรก จุดสุดท้าย หรือเกณฑ์ที่มีฮิสเทอรีซิส การวางเคอร์เซอร์ต่างกติกากันไม่ควรถูกนับเป็นความคลาดสุ่มเฉย ๆ เพราะมันคือการวัดคนละปริมาณ ให้กำหนดกติกาก่อนและลองให้ผู้ตรวจสองคนใช้ระเบียนเดียวกัน หากผลต่างยังมากให้ปรับนิยามหรือวิธีวัดก่อนเก็บข้อมูลเพิ่ม

สองช่องเพิ่มข้อจำกัดที่การลบเวลาไม่ลบออก

กรณีวัดระหว่างสองช่อง ความหน่วงต่างโพรบและช่องจะเข้าไปในผลต่างโดยตรง การที่ทั้งสองช่องอ้างฐานเวลาเดียวกันไม่ได้ทำให้ความหน่วงทางสัญญาณเท่ากัน ต้องตรวจการชดเชยความหน่วงด้วยวิธีที่เหมาะและบันทึกค่าที่ใช้ หากเป็นการวัดสองขอบของช่องเดียว ข้อจำกัดบางส่วนอาจร่วมกันหรือหักล้างต่างออกไป จึงไม่ควรใช้สูตรสองช่องแทนทุกงาน

รายงานค่าที่อ่านพร้อมนิยามระดับและวิธีประมาณขอบ เช่น ได้ 10.00 µs และประเมินเฉพาะการวางจุดในแบบจำลองไว้ 9.90–10.10 µs ส่วนความไม่แน่นอนเครื่องยังต้องตรวจเพิ่ม การปัดตัวเลขให้สอดคล้องกับขอบเขตช่วยไม่ให้ผู้อ่านเข้าใจว่าทุกทศนิยมได้รับการรับรอง แต่ยังควรเก็บค่าดิบไว้เพื่อคำนวณซ้ำโดยไม่สูญเสียข้อมูลตั้งแต่ต้น

ในการเก็บหลายรอบ อย่าเฉลี่ยค่าแล้วหารข้อจำกัดทั้งหมดด้วยรากจำนวนครั้งโดยไม่มีแบบจำลอง ความผิดพลาดจากการเลือกระดับหรือความหน่วงช่องคงที่ไม่ได้หายเพราะวัดซ้ำมากขึ้น ใช้การวัดซ้ำเพื่อดูการกระจายของวิธีที่กำหนด และแยกข้อจำกัดเชิงระบบไว้ต่างหาก จะทำให้ผลเวลาเป็นหลักฐานที่ผู้อื่นตรวจได้จริง

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. Are the cursor measurement values calculated, or referenced to the display? · Tektronix
  2. How can I increase the measurement accuracy using automated measurements vs cursors? · Tektronix

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า