
Описание продукта и типичные сценарии применения 1.1 Обзор продукта Данный спектральный анализатор представляет собой интегрированный осциллограф с встроенным модулем анализа в частотной области на основе быстрого преобразования Фурье (FFT). Он использует высокоскоростной USB-адаптер для сбор...
1.1 Обзор продукта
Данный спектральный анализатор представляет собой интегрированный осциллограф с встроенным модулем анализа в частотной области на основе быстрого преобразования Фурье (FFT). Он использует высокоскоростной USB-адаптер для сбора данных и программное обеспечение для управления на системе Windows для преобразования временных сигналов в частотный спектр; при этом не требуется отдельная покупка настольного спектрометра. Одно устройство выполняет пять основных функций: осциллографию, логический анализ, генерацию сигналов, спектральный анализ и бесбумажную запись.Оборудование оснащено функцией реального времени сэмплирования со скоростью 400 Мс/с и эквивалентным сэмплированием по методу 5GS, поддерживает регулируемое вертикальное разрешение в диапазоне от 8 до 13 бит. В программном обеспечении реализованы различные типы оконных функций, расчёт гармоник, автоматическое обозначение пиков и определение общего уровня искажений (THD). Устройство поддерживает 2D-линейный и логарифмический спектры, а также 3D-водосборной спектр; в сочетании с струйным кламмером, дифференциальным зондом высокого напряжения и EMC-зондом для близкого поля оно позволяет проводить тестирование электромагнитных помех на высоких и низких напряжениях, при высокой и низкой силе тока, а также на печатных платах. Это недорогое устройство для частотного тестирования, применяемое в области исследований и разработок, промышленного управления, энергетики и автомобильной промышленности.
1.2 Типичный сценарий применения
Разработка и тестирование источников питания с переключением: измерение выходного ряби, переключающих гармоник и кривой частотной характеристики контура; определение уровня искажений THD в переменном и постоянном токах; анализ низкочастотных колебательных помех.
Предварительное тестирование по принципу ближнего поля EMC/EMI: с использованием электромагнитного датчика ближнего поля модели E01 определяются излучающие помехи печатной платы (PCB), проводимые помехи по кабелям и локализуются частоты возникновения помех.
Анализ спектра сигналов на шинах RS485, CAN, CAN FD и LIN при настройке промышленных PLC и шин связи с целью выявления проблем с потерей пакетов данных, вызванных гармониками в коммуникации или электромагнитными помехами.
Калибровка электрического оборудования: анализ гармоник в трёхфазной сети (от 2-й до 63-й порядков), колебания частоты возбуждения генераторов, проверка спектра несущей частоты инверторов.
Тестирование автомобильной электроники: измерение помех в автомобильных кабельных сборках, спектр влияния сигнала управления электродвигателем по технологии PWM и уровень шума от источника питания аккумулятора.
Электронное обучение и практическая работа по исследованию и разработке: разложение сигналов на гармоники, измерение амплитудно-частотных характеристик фильтров, теоретическая проверка спектров синусоидальных и квадратных сигналов.
Запись спектра длительных неисправностей с непрерывным хранением спектра в течение 72 часов позволяет выявлять периодические случайные помехи и единовременные помехи от шума.
2.1 Основная функция анализа спектра методом FFT
Доступно несколько значений числа точек FFT: 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768 и 65536 — они обеспечивают баланс между скоростью вычислений и частотным разрешением.
Четыре специализированных окна: прямоугольное окно, окно Ханнинга, окно Хаммина и окно Блэкмана; они подходят для сигналов импульсного характера, синусоидальных сигналов, шума и гармоник.
Режим отображения двухспектров: 2D-плоский спектр и 3D-спектр в виде водопада (трёхмерное наблюдение изменений помех в зависимости от времени, частоты и амплитуды).
Переключение по осям: линейная величина сигнала и логарифмическая шкала в дБ; слабые помехи могут усиливаться при наблюдении.
Автоматическая маркировка пиков: однокликовое определение всех пиков в спектре с отображением частоты и значения амплитуды;
Ручное измерение курсора: с помощью двух курсоров определяются частота, амплитуда и разница для любого точки частоты.
2.3 Анализ гармоник и качества электрической энергии
Автоматически рассчитывает общий уровень гармонической искажённости (THD) и выводит доли амплитуд отдельных гармоник.
Столбчатая диаграмма гармоник 1–63, наглядно демонстрирующая их распределение;
Извлечение синхронных гармоник при частоте сети 50/60 Гц, предназначено для использования в системах мониторинга электросетей и инверторов.
Сравнение спектра и формы сигнала в временной области на одном экране; аномалии в временной области автоматически обозначаются как помехи в частотной области — локализация осуществляется одним кликом.
2.4 Функция автоматического построения кривой частотного отклика
В сочетании с генератором сигналов S02 DDS осуществляется автоматическое сканирование частоты, формируются кривые усиления — частота и фаза — частота; автоматически отображаются пересекающиеся частоты и допуски по фазному углу. Устройство используется для тестирования стабильности контуров переключающегося питания и фильтров.
2.5 Многоканальное синхронное сборение спектров
В четырёх каналах можно отдельно включать ФФТ; при этом спектры четырёх каналов отображаются одновременно для сравнения.
Встроенный 8-канальный логический анализатор позволяет синхронизировать спектр цифрового шины и проводить совместный анализ аналоговых и цифровых сигналов в частотной области.
Несколько осциллографов последовательно соединены для синхронного сбора спектров на 8, 12 или 16 каналов.
2.6 Хранение и экспортировка данных
Одночастотный спектр; непрерывная запись спектра в течение 72 часов; автоматическое разделение данных и хранение с защитой от переполнения файлов.
Форматы экспорта: скриншот спектра в формате JPG, данные о частотах в форматах TXT/CSV, файлы для непосредственного воспроизведения в формате .osc.
Спектральные данные могут быть импортированы в Excel для проведения дополнительного анализа и архивации экспериментальных отчетов.
2.7 Дополнительные функции взаимодействия и интеграции
Предварительная обработка цифрового фильтра FIR: низкочастотный, высокочастотный, полосовой или полосно-препятствующий фильтр; устранение шумов частоты сети перед проведением спектрального анализа.
Дистанционный мониторинг спектра в локальной сети LAN; компьютеры в офисе позволяют в реальном времени отслеживать данные о частотном диапазоне оборудования на производственной площадке.
Интерфейсы для вторичной разработки SDK; автоматическое сборение спектров с использованием Python/C#/LabVIEW и массовый экспорт отчетов о тестировании.
С использованием высоковольтного дифференциального зонда и переключаемого токового кламмера обеспечивается спектральное исследование при высоком напряжении и большом токе без риска изоляции.
3.1 Основные параметры аппаратного обеспечения для сбора данных (мастер-устройство)
| Параметрный проект | Технические характеристики |
| Максимальная частота дискретизации в реальном времени | 400 MS/s |
| Эквивалентная частота отбора данных | 5 GS/s |
| вертикальная разрешающая способность | Программно настраиваемый диапазон значений от 8 бит до 13 бит. |
| Аналоговый входной канал | 4 независимых каналов BNC для синхронизации процесса вычисления Фурье-преобразования (FFT). |
| Ширина полосы пропускания для одиночного канала | Режим одноканального доступа: 200 МГц; синхронизация четырёх каналов: 35 МГц |
| Входное импеданс | 1MΩ // 25pF |
| Входное соединение | Переключение между программным обеспечением для работы в режимах AC и DC |
| Диапазон входных значений (зонд X1) | Диапазон напряжения: ±100 мВ до ±5 В; доступно 6 уровней. |
| Диапазон входных значений (зонд X10) | Диапазон напряжения: ±1 В до ±200 В; доступно 6 уровней регулировки. |
| Питание всего устройства | USB2.0 DC5V 350mA |
| Размер корпуса | 160 мм × 103 мм × 30 мм; чистый вес — 607 г |
| Рабочий температурный диапазон | Температура: от 0 до 40 °C (для точных измерений — от 20 до 30 °C); условия хранения: от –20 до 60 °C. |
3.2 Специальные параметры анализа спектра FFT
| Параметрический элемент | Характеристики |
| Количество точек выборки для алгоритма FFT | Доступно 7 уровней выбора: 1024–65536 |
| Поддержка функций окон | Прямоугольные окна, окна Хеннинга, окна Хэминга, окна Блэкмана |
| Режим отображения спектра | 2D-линейный спектр, 2D-логарифмический (в единицах дБ) спектр, 3D-спектр в виде водопада |
| Максимальная частота анализа | Частота дискретизации / 2 (частота Нейквиста; максимальная — 200 МГц) |
| Разрешение по частоте | Количество точек для методов Fs и FFT; минимальная частота составляет 6,1 Гц. |
| Область анализа гармоник | 2–63-й гармоники; автоматический расчёт коэффициента искажения THD |
| Обнаружение пиков | Автоматически выявляют все пиковые значения спектра и отображают частоту и амплитуду. |
| Измерение курсора | Расчёт разницы между частотой Δ и амплитудой Δ с использованием двух указателей |
| Кэш для хранения данных | Максимальный объём буфера спектра — 500 кадров; возможна непрерывная запись сигналов в течение 72 часов. |
| Экспортировать файл | Файлы для воспроизведения в форматах JPG, TXT, CSV и *.osc |
3.3 Параметры спектрального тестирования дополнительных модулей расширения
| Тип аксессуара | Параметры функциональных и спектральных тестов |
| Источник сигнала S02 | Выход сигнала с диапазоном частот от 1 Гц до 13 МГц; используется для измерения кривой частотной характеристики. |
| Разница в значениях параметра IDP21 при изоляции | Сбор спектра в высоковольтной цепи с шириной полосы 300 кГц и напряжением ±500 В |
| HDP76 – дифференциальный преобразователь с высоким напряжением разности | Ширина полосы частот — 100 МГц; напряжение на шине — ±1400 В; функция диагностики спектра инвертора. |
| Токовый кламм CxxB | Сбор спектра тока двигателя и источника питания в диапазоне частот от DC до 25 кГц |
| E01 – датчик EMC | Испытание спектра ближнего излучения печатной платы в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц |
| OF01 Оптический модуль | Спектральное мониторирование с оптическим изоляцией на дистанции 20 км |
3.1 Функции осциллографа
3.2 Функции генератора сигналов
3.3 Функции устройства для записи данных
3.4 Функции спектрометра
3.5 Декодер для связи
3.6 Анализатор качества электроэнергии
3.7 Логический анализатор
Физическое подключение: основной устройство OSCF4 подключается к компьютеру с операционной системой Windows по интерфейсу USB, а зонд подключается к исследуемому сигналу.
Откройте программное обеспечение для управления устройством LOTO и перейдите на страницу функций «Спектр FFT».
Выберите канал сбора данных, установите временную базу и частоту дискретизации; по необходимости включите предварительную фильтрацию по методу
Настройте количество точек ФФ-функции, функцию окна и вертикальную скалу (линейную/в дБ).
Нажмите, чтобы начать сбор данных и в реальном времени отображать временную форму сигнала и частотный спектр.
Включите функцию автоматической маркировки пиков и анализ гармоник; считайте значения THD и всех гармоник.
Включите функцию синхронизации сканирования частоты (в сочетании с S02) для автоматического построения кривой частотной характеристики контура.
После запуска записи сигнала можно длительное время сохранять спектр; после завершения теста данные или изображения экспортируются для архивирования.