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在我们日常使用示波器的时候，有时候会需要进行高分辨率测量，这个时候就可以把数字示波器看作一个整体系统，充分利用这套系统来改善测量结果，而不仅仅只是将数字示波器当成简单的模数转换器。我们在进行高分辨率测量的时候，必须考虑到整条信号路径，从探头JD，到示波器的模拟前端、再到采样和数字信号处理，都要考虑到。那么如何利用工具，将示波器的测量分辨率成功的提高到11位以上，来满足我们进行高分辨率测量的使用需求呢？今天安泰测试就给大家分享一下：

通过工具来将示波器的测量分辨率提高总共可以分为3个步骤来进行，分别是：探测、滤波、采样。ZX要进行的就是探测环节，在进行探测环节的时候，探头的选择和探头的设置至关重要，在设置探头的时候要ZD限度的降低衰减，使信噪比达到ZD；还可以使用短线，ZD限度的降低噪声耦合；同时还可以使用内置探头滤波器降低噪声。上面这一步完成之后，就需要利用DC信号去测量小AC信号了，如果说接近地电平的小信号测量起来极具挑战性的话，那么测量位于大 DC 分量上的低压 AC 信号的难度则要大得多。在电源上进行纹波测量是这种应用的常见实例。处理 DC 偏置可能会涉及探头设置以及示波器前端设置。探测环节ZH一步就是限制输入信号的动态范围，为测量信号在接地周围部分的细节，可以放大波形，信号更高的部分会偏移出屏幕。但必须注意，过度驱动探头或示波器输入放大器可能会导致失真，所以要特别小心。到这里，探测环节就已经完成了。

接下来就是滤波环节，滤波环节的操作步骤相对少一些，只有一个步骤，那就是使用硬件带宽限制和采样率降低噪声。在大多数情况下，在高分辨率测量中，噪声的影响要高于 ADC 分辨率。所以大多数的示波器和某些高级探头都有一条电路，用来限制着测量系统的带宽。并且在大多数情况下，在高分辨率测量中，噪声的影响要高于 ADC 分辨率。

ZH一个是采样环节，首先来看一下示波器的采集模式，在测量低压信号时，有两种采集模式非常重要，具体视波形的可重复性而定，因为它们可以用来改善测量分辨率：平均模式和 HiRes 模式。我们先来分析一下平均模式，平均模式是示波器采集系统中基本降噪信号处理技术之一。它依赖多次触发采集重复的信号。通过使用来自两次或两次以上采集的数据，这种模式逐点平均采集中对应的数据点，形成输出波形。接下来是HiRes 采集模式，HiRes 模式是泰克已获ZL的采集流程，它计算并显示每个采样间隔中所有顺序样点值的平均值。在 HiRes 模式下，通过获得进一步水平采样信息，可以提供更高的垂直分辨率，降低带宽和噪声。HiRes 处理在定制硬件中完成，以ZD限度地提高速度。通过上面的几个步骤，可以利用工具将示波器的测量分辨率准确WM的提高到11位以上，满足您的高分辨率测量需求。

如果您在使用示波器过程中有什么问题，欢迎咨询安泰测试，提供免费技术支持服务。

洁净钢是目前各大钢企发展的重 点。对于洁净钢的研究，夹杂物自动分析检测设备是必要的研究工具。ParticleX 全自动夹杂物分析系统（原 ASPEX）提供了一个高度集成的扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）平台，能够在较短的时间内对大面积的试样进行夹杂物的分析，并记录下夹杂物的大小、面积、成分和形貌等重要参数，确定其在视场内的绝 对坐标和相对坐标，以便在自动扫描结束后对特定夹杂物进行重新定位、分析。

各类典型夹杂物图像

ParticleX 具有准确、高效、自动化程度高等特点，这些特点是建立在对夹杂物自动识别的基础上的，若要保证设备自动识别的准确率，必须要保证试样检测面的清洁度。要尽可能去除一切外来杂物的干扰，才能确保试验结果的准确可靠。低的夹杂物自动识别准确率会极大地干扰科研人员对前期工作的总结判断和后续研究工作的开展，因此试样的制备是夹杂物分析开展的基础。

各类典型非夹杂物图像

北京首钢股份有限公司的张敬蕊等人有着多年 ASPEX（ParticleX 前身）分析仪的使用经验，其在《理化检验》杂志发表的文章《ASPEX 全自动夹杂物分析仪试样的制备工艺》，提出了一种适用于钢铁夹杂物自动分析的试样制备工艺，仅供大家参考。

1、常规 SEM 夹杂物分析用试样制备工艺及存在的问题

根据研究需求将试样加工成符合试验要求的尺寸，确定好待检测面。磨制前，先将检测面的对面用 200 号砂纸打磨一遍，保证试样底部的光洁度，提高试样的导电性。然后将检测面依次用 200，600，1000，1200 号砂纸由粗到细磨制，每道次要确保将上一道次的划痕彻底打磨掉。细磨完成后，进行机械抛光，磨抛的每个道次之间的时间间隔不易过长。该制备过程与金相试样的制备方法相同，称为常规金相磨抛方法。

该工艺容易在制样过程中带入细小砂纸颗粒、抛光剂颗粒、丝绒纤维、细小粉尘、细小划痕等，这些都会给 ASPEX 分析仪的自动分析带来干扰，典型现象如图 1-3 所示。

图1所示外来污染物尺寸大小不一，所含元素不固定，有些含有钠、氯等元素。图 2 所示划痕属典型的二维缺陷，极细小，能谱分析结果常为铁或者铁和氧。图 3 所示微坑尺寸较小，能谱分析结果常为铁或者铁和氧，少数含有微量的锰元素，一般存在于铸坯类试样中，可能源于铸坯内部本来存在的孔洞，也可能是在后期处理时快速氧化，氧化物脱落留下的疤痕。

上述问题的存在造成了 ASPEX 分析仪对夹杂物自动识别的准确率仅有 54.43%。由此可见，提高 ASPEX 分析仪试样的表面清洁度尤为重要。

2、ASPEX 分析仪试样制备工艺

2.1 规定试样尺寸，采用夹具确保平行度

ASPEX 分析仪对夹杂物的自动识别是基于扫描过程中检测面亮度和对比度的稳定。由于设备自身的自动聚焦功能有限，所以在前期试样制备过程中必须严格控制检测面的平行度，确保所检区域的最 高点和最 低点的工作距离（WD）差不能超过 0.5 mm。如果 WD 差值太大，超出设备自动聚焦能力，夹杂物本身呈现出的 BSD 形貌相的亮度和对比度就会有误差，最 终会造成夹杂物 EDS 分析结果不准确，夹杂物采集图像不清晰。

2.2 磨抛后增加冲洗和清抛程序

磨抛完成后，要将试样用去离子水大力冲洗，将磨抛过程中黏在试样周边的污物冲洗掉，但冲洗时间不宜过长，以免检测面发生氧化。冲洗完成后，将试样迅速在没喷洒过任何抛光剂的干净抛光盘上抛干水分。这一步骤称为清抛，一是为了再次对试样检测面进行清洁，二是为了去除水渍，避免氧化、出现麻点。值得注意的是，在磨抛过程中每个道次之间的时间间隔不能太长，以避免氧化。

磨抛简易流程：

2.3 增加清洁工艺

试样磨抛完成后，就开始 ASPEX 分析仪试样制备重要的一步，即对试样检测面进行清洁。

清洁工艺的主要程序：

01、试样干燥：试样磨抛完后，本身会潮湿或者有未干的水渍，需要用电吹风彻底吹干，保持试样整体清洁干燥，以免抽真空时水气太大，影响设备。

02、压缩空气第 一次吹拭：试样干燥后，用压缩空气吹拭，主要是将检测面四周黏附的丝绒等污物吹掉，也避免在下一步异丙醇擦拭时将边部的污物带到检测面上，如下图所示。前期一直采用洗耳球吹拭，由于洗耳球力度不够大，吹拭后还会有一些细小的污物附着在检测面上，如丝绒纤维等干燥后会黏附在试样上，且附着力较强。

03、异丙醇擦拭：用无尘布蘸取少量的异丙醇，向一个方向快速地擦拭试样检测面，擦拭次数控制在 3 次之内，擦拭多次和擦拭过慢都会造成试样表面有一层氧化膜，且无法去除。实践前期，笔者曾采用酒精进行擦拭，与 ASPEX 分析仪工程师交流后得知酒精挥发后会对设备的探头造成伤害，因而改用异丙醇进行擦拭。

04、清洁胶带保护：检测面清洁完成后，将清洁胶带覆盖在检测面上，一是避免在安装试样调节试样台高度的过程中对检测面造成人为损坏污染，二是可利用清洁胶带对检测面进行二次清洁。

通过试样制备工艺的依次改进，ASPEX 分析仪自动识别准确率的平均值由改进前的 54.43% 逐步提高到 97.05%，且试验数据趋于稳定，波动明显变小，试验结果的可靠性得到了更好的保证。该试验结果也证明了改进措施在生产检验工作中的有效性。

ASPEX 分析仪自动识别准确率随工艺改进的走势

结论

通过试样制备工艺的依次改进，ASPEX（ParticleX 前身）分析仪自动识别准确率的平均值由改进前的 54.43% 逐步提高到 97.05% ，且试验数据趋于稳定，波动明显变小，试验结果的可靠性得到了更好的保证。该试验结果也证明了改进措施在生产检验工作中的有效性。

参考文献

[1]. 张敬蕊等, ASPEX全自动夹杂物分析仪试样的制备工艺. 理化检验(物理分册), 2018. 54(10): 第712-715页.