เครื่องมือและการวัด

เลือกฐานเวลาให้เห็นทั้งบริบทและรายละเอียดของเหตุการณ์

อ่านเวลาต่อช่อง วางหน้าต่างจับเหตุการณ์ และตรวจอัตราสุ่มกับหน่วยความจำก่อนตีความภาพที่ซูมเข้าออก

เวลาต่อช่องกำหนดว่ากำลังมองช่วงใด

ฐานเวลาของออสซิลโลสโคปบอกเวลาที่แทนด้วยหนึ่งช่องแนวนอน เมื่อเลือก 1 ms ต่อช่องและแสดงสิบช่อง ภาพรวมกินเวลาประมาณ 10 ms การลดเป็น 10 µs ต่อช่องทำให้เห็นช่วงประมาณ 100 µs ซึ่งเหมาะกับรายละเอียดขอบ แต่บริบทก่อนและหลังที่ยาวกว่านั้นจะหายจากภาพ การเลือกฐานเวลาจึงเป็นการเลือกคำถามที่ภาพจะตอบ ไม่ใช่เพียงขยายจนรูปคลื่นดูสวย

หน้าจอกับบันทึกทั้งหมดอาจไม่ใช่สิ่งเดียวกัน เครื่องบางแบบเก็บช่วงยาวแล้วแสดงหน้าต่างซูมย่อย ต้องตรวจตำแหน่งหน้าต่างในบันทึกด้วย เส้นหนึ่งที่เห็นเริ่มตรงขอบจออาจเป็นส่วนกลางของเหตุการณ์ ไม่ใช่เวลาเริ่มจริง การรายงานเวลาตั้งต้นและตำแหน่งทริกเกอร์ช่วยให้ผู้อ่านไม่ตีความขอบภาพเป็นขอบทางกายภาพของสัญญาณ

ภาพอธิบาย 1ภาพรวมและภาพขยายต้องเชื่อมเวลาเดียวกัน
  1. ตั้งคำถาม

    แยกระยะรอจากความกว้างพัลส์และความเร็วขอบ

  2. เก็บบริบท

    เลือกช่วงยาวพอให้เห็นจุดเริ่มกับเหตุการณ์

  3. ตรวจข้อมูล

    อ่านอัตราสุ่มและจำนวนตัวอย่างหลังตั้งฐานเวลา

  4. ขยายรายละเอียด

    ชี้ตำแหน่งกลับบันทึกเดิม หรือระบุว่าเก็บซ้ำคนละรอบ

ฐานเวลาเลือกบริบท ส่วนอัตราสุ่มและหน่วยความจำกำหนดรายละเอียดที่มีจริง

ตัวอย่างสมมติของพัลส์กับบริบทการเริ่ม

สมมติชุดฝึกเริ่มทำงานแล้วมีพัลส์ยาว 200 µs เกิดที่เวลา 30 ms หลังเริ่ม หากตั้ง 20 µs ต่อช่องบนพื้นที่สิบช่อง จะได้หน้าต่าง 200 µs พอดีกับความยาวพัลส์ จึงแทบไม่มีพื้นที่เห็นระดับก่อนและหลัง และไม่สามารถบอกระยะ 30 ms จากจุดเริ่มโดยดูภาพนี้เพียงภาพเดียว การเล็งเฉพาะพัลส์ตั้งแต่ต้นอาจทำให้หลงคิดว่าพัลส์เกิดทันทีเมื่อเริ่ม

สำหรับภาพบริบท เลือกตัวอย่าง 5 ms ต่อช่องจะได้ช่วง 50 ms ซึ่งครอบคลุมจุดเริ่มกับพัลส์ที่ 30 ms ได้เมื่อจัดตำแหน่งเหมาะ พัลส์ยาว 200 µs มีความกว้างเพียง 0.04 ช่อง จึงเห็นเป็นเส้นแคบและอ่านความกว้างจากกริดได้ไม่ดี การซูมจากบันทึกยาวที่มีอัตราสุ่มพอจึงช่วยให้ได้ทั้งสองคำตอบ หรือเก็บซ้ำสองฐานเวลาหากเหตุการณ์ทำซ้ำได้และกำกับชัดว่าเป็นคนละรอบ

ภาพรายละเอียดที่ 50 µs ต่อช่องมีช่วงรวม 500 µs พัลส์ 200 µs กว้างสี่ช่อง เหลือพื้นที่ดูระดับสองด้านมากกว่าการให้พัลส์เต็มจอ ระยะ 30 ms ยังต้องอ้างจากภาพบริบทหรือข้อมูลตำแหน่งในบันทึกเดียวกัน ไม่ใช่คาดเดาจากการเว้นช่องว่างที่ผู้เขียนแผนภาพจัดขึ้น ตัวเลขทั้งหมดนี้เป็นเหตุการณ์สมมติบนแหล่งแรงดันต่ำ

เวลาเก็บสัมพันธ์กับจำนวนตัวอย่าง

หากอัตราสุ่มคงที่ fs และมีตัวอย่าง N จุด ระยะระหว่างจุดแรกกับจุดสุดท้ายคือ (N−1)/fs ส่วนขนาดเวลาบันทึกมักประมาณด้วย N/fs เมื่อ N มาก ความต่างหนึ่งช่วงสุ่มอาจเล็กสำหรับภาพรวม แต่ควรรู้ว่านิยามใดใช้ในไฟล์และหน้าจอ เพื่อไม่ให้เกิดความต่างปลายช่วงที่ดูเหมือนข้อมูลเวลาไม่ตรงกัน

สมมติเครื่องเก็บ 50 ms ที่ 1 MS/s ต้องใช้ประมาณ 50,000 ตัวอย่าง และพัลส์ 200 µs มีประมาณ 200 ช่วงสุ่ม ถ้าจำกัดหน่วยความจำไว้ 5,000 ตัวอย่างในช่วง 50 ms อัตราเฉลี่ยที่รองรับจะอยู่ประมาณ 100 kS/s ทำให้พัลส์มีประมาณ 20 ช่วงสุ่ม รายละเอียดขอบที่สั้นกว่านั้นจะมีข้อมูลน้อยลงมาก จึงต้องดูอัตราสุ่มจริงหลังเปลี่ยนฐานเวลา ไม่ดูเพียงจำนวนช่อง

จำนวนจุดบนพัลส์ไม่ได้รับรองว่าขอบถูกต้อง เพราะความเร็วขอบอาจสูงกว่าความถี่เกิดพัลส์มาก สัญญาณที่เกิดห่างกันหลายมิลลิวินาทียังอาจมีขอบเร็วระดับต่ำกว่าช่วงสุ่ม จึงต้องกำหนดแยกว่าต้องการรู้ความกว้างพัลส์ ระยะรอ หรือรูปร่างขอบ การตั้งสำหรับหนึ่งปริมาณไม่รับรองอีกปริมาณโดยอัตโนมัติ

ภาพอธิบาย 2พัลส์ 200 µs ที่เวลา 30 ms
  1. ภาพรวม

    5 ms ต่อช่อง × 10 ช่อง = 50 ms เห็นจุดเริ่มและพัลส์

  2. ขนาดในภาพรวม

    200 µs / 5 ms = 0.04 ช่อง จึงอ่านความกว้างจากกริดยาก

  3. ภาพขยาย

    50 µs ต่อช่อง × 10 ช่อง = 500 µs

  4. ขนาดในภาพขยาย

    พัลส์กว้าง 4 ช่อง แต่ระยะรอ 30 ms ต้องอ้างกลับภาพรวม

ตัวอย่างสมมติแสดงประโยชน์ของสองฐานเวลา

นำฐานเวลาไปใช้เป็นสองระดับการตรวจ

  1. กำหนดเหตุการณ์เริ่มและเหตุการณ์ปลายที่ต้องการเชื่อม พร้อมระยะห่างโดยประมาณจากข้อมูลที่รู้
  2. เริ่มหน้าต่างกว้างพอเก็บบริบทก่อนและหลัง โดยจัดตำแหน่งทริกเกอร์ให้เหมาะ
  3. ตรวจจำนวนตัวอย่างและอัตราสุ่มจริงว่ารองรับรายละเอียดสั้นที่สุดหรือไม่
  4. ซูมดูเหตุการณ์ย่อยจากบันทึกเดียวกันหากข้อมูลพอ หรือทำซ้ำและระบุว่าเป็นคนละการรับ
  5. บันทึกทั้งภาพรวมและภาพขยายพร้อมตำแหน่งในบันทึกและสเกลเวลา

การเปลี่ยนฐานเวลาขณะรอทริกเกอร์อาจเปลี่ยนอัตราสุ่มหรือโหมดเก็บตามรุ่น ต้องตรวจสถานะพร้อมเก็บใหม่ทุกครั้งก่อนใช้ผลเปรียบเทียบ ส่วนการหมุนสเกลหลังหยุดอาจเป็นเพียงการซูมข้อมูลเดิม จึงไม่ได้เพิ่มจุดในบริเวณขอบที่เก็บมาไม่พอ การแยกสองพฤติกรรมนี้ช่วยป้องกันการส่งภาพขอบที่ดูเรียบจากการเชื่อมจุดแล้วอ้างว่าเครื่องเก็บรายละเอียดจริงได้มากขึ้น

ข้อผิดพลาดจากภาพแคบและภาพกว้าง

ภาพแคบเกินไปทำให้ไม่รู้ว่าเหตุการณ์ที่เห็นเป็นครั้งแรกหรือหนึ่งในหลายครั้ง และอาจซ่อนการเปลี่ยนฐานช้าก่อนเกิดพัลส์ ภาพกว้างเกินไปทำให้รายละเอียดถูกย่อจนเห็นคล้ายเส้นตรง โดยเฉพาะเมื่อหน้าจอมีจำนวนพิกเซลจำกัด โปรแกรมอาจเลือกวิธีย่อแสดงที่ต่างจากข้อมูลดิบ จึงควรตรวจจากไฟล์หรือเครื่องมือซูมก่อนสรุปว่าไม่มีพัลส์เล็กในภาพกว้าง

ความสัมพันธ์บนหน้าจอยังขึ้นกับการทริกเกอร์ ถ้าเครื่องจัดพัลส์หนึ่งให้อยู่กลางภาพทุกรอบ แต่เหตุการณ์เริ่มจริงเลื่อนเวลา การมองว่าพัลส์อยู่ตำแหน่งเดิมอาจทำให้พลาดการเปลี่ยนระยะรอ ต้องอ้างจุดเวลาที่มีความหมายกับโจทย์ ไม่ใช่อ้างเพียงตำแหน่งกราฟที่เครื่องจัดให้ การวัดระยะจากจุดเริ่มที่ชัดจึงต่างจากดูว่าพัลส์นิ่งบนจอหรือไม่

อย่าเปรียบเทียบความกว้างเป็นจำนวนช่องจากภาพคนละฐานเวลาโดยไม่แปลงหน่วย พัลส์สี่ช่องที่ 50 µs ต่อช่องเท่ากับ 200 µs แต่สี่ช่องที่ 5 ms ต่อช่องเท่ากับ 20 ms ต่างกันร้อยเท่า ความผิดพลาดจากหน่วยมักเกิดเมื่อครอปคำอธิบายด้านล่างภาพหรือใช้ภาพขยายโดยไม่ระบุสเกลใหม่

ตรวจความสอดคล้องของภาพรวมและภาพขยาย

ในตัวอย่างสมมติ ให้ตรวจว่าพัลส์ที่ซูมยาวประมาณ 200 µs ตรงกับตำแหน่งใกล้ 30 ms ในภาพบริบทจริง และดูว่ามีเหตุการณ์หน้าตาใกล้กันก่อนหน้าหรือไม่ หากมีหลายพัลส์ ควรใช้ตำแหน่งเวลาในไฟล์ระบุว่าเลือกพัลส์ใด ไม่เลือกจากรูปร่างอย่างเดียว การตรวจนี้ลดความเสี่ยงวัดรายละเอียดของพัลส์คนละครั้งกับที่ใช้สรุปเหตุสัมพันธ์

รายงานฐานเวลาที่ตรวจได้ควรมีช่วงรวม จุดอ้างอิงเวลา อัตราสุ่ม จำนวนตัวอย่าง และค่าระยะที่ได้ พร้อมบอกว่าใช้บันทึกเดียวหรือหลายรอบ ข้อมูลเหล่านี้ทำให้ผู้ตรวจประเมินได้ว่าระยะรอและความกว้างรองรับด้วยหลักฐานระดับใด การเก็บภาพสองสเกลจึงมีประโยชน์เมื่อแสดงความเชื่อมโยงชัดเจน ไม่ใช่เพิ่มภาพซ้ำโดยไม่มีบริบท

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. Understanding vertical and horizontal settings in the TBS2000: Part 1 in the XYZs Series · Tektronix
  2. Oscilloscope Systems and Controls: Functions & Triggering Explained · Tektronix

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า