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【原创】由浅入深认识示波器::Views about oscilloscope operations with an instance.

大陆

2008/02/15

物性测试综合讨论

示波器的普遍性和重要性这里就不多讲了，这里我想谈谈自己对示波器使用和人与示波器的结合的一些想法。示波器应用我认为至少有四个层次，

第一个层次是“看”，这是示波器设计的初衷，也是示波器强大的地方，它能快速的看到信号的性质，帮助人们定性的认识信号；

第二个层次是“测”，这是早期示波器功能的拓展，如今也是示波器被广泛开发和使用的地方，本质上是除了定性的认识被测信号基础上，定量的对信号及信号之间的关系进行刻画，在现代科学中，数字比形状更容易交流，Kelvin(1883)的一句名言是“I often say that when you can measure what you are speaking about, and express it in numbers, you know something about it ………But when you can not measure it, when you can not express it in numbers, your knowledge is of a meager and unsatisfactory kind; it may be the beginning of knowledge, but you have scarcely, in your thoughts, advanced to the stage of science, whatever the matter may be.”，所以当示波器能精确的给出信号的强度信息、时间、频率和相位信息时，它在一定程度上帮助人们深刻的认识和改造着这个世界。

第三个层次是“变”，大自然虽简单，但人类太渺小，所以自然在人们的眼里复杂多变，在实际的信号测量中，人们接触到的信号并非赤裸裸的简单得一下子就能用幅值、频率和相位刻画得了，实际应用中的信号大多是微弱的信号、不规则的信号或者被规则和不规则噪音掩盖的信号，怎样能从原始信号中提取出我们想要的信息，这就需要“变”，即对原始数据进行变换，文绉绉的说法有数字信号处理(digital signal processing, DSP)或数字响应分析(frequency response analysis, FRA)，说白了就是利用示波器相对于普通A/D数据采集卡高的多得采样率获取原始数据，有了原始数据，利用很多成熟的数字处理算法，使用者能获取到的信息量可以说是难以估计的。笔者尝试过使用一台普通的数字示波器采取原始数据在Labview平台下可以把示波器当成锁相放大器使用(virtual lock-in amplifier)，而且效果比通常乃至高端的锁相放大器功能强多了，不仅能精密的从噪音微弱信号中获得其幅值、相位等信息，而且能准确实现淹没信号的噪音强度测量，在这个基础上本人尝试了磁、电和磁电耦合宽频谱的测量。以下是本实例的package，它的非商业应用是被鼓励的，如果你有一台数字示波器和Labview平台，尝试后你会发现花重金购买锁相放大器完全没有必要。
http://www.instrument.com.cn/show/download/shtml/062888.shtml

第四个层次，“驯”！本人还没有实践的经历，我相信示波器的使用肯定有比“变换”更高的层次，比如我的一个不成熟的想法是把示波器改造成能进行精密测量的电子显微镜。仪器的革新和突破进展大多从“驯”的结果，人和仪器的结合只有到达驯的层次才能器人合一，出神入化。

最后，类比一下武侠小说中的剑人结合的的高境界：“无剑胜有剑，木剑胜铁剑”稍微再侃几句结束本文。无剑胜有剑因为涉及到人与人和人与社会的关系姑且不提，木剑胜铁剑的道理对用仪器的人却很深刻，用现在的话来讲，人器结合的好有可能用三流的仪器作出一流甚至顶级的工作，反之则可能用顶尖级的仪器只能作出三流的工作。回到示波器，不要满足看和测，适当想想驯和变，有可能收获意外的发现，和大家共勉之。

精
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大陆

第1楼2008/03/07

加贴几个附件，从基本应用到高级开发，但愿对您有用：
1）示波器最基础的知识(以前论坛上发现的，这里归类放在一起)
示波器最基础的知识.pdf
2）最新示波器知识的一百个问答（来自电子工程专辑网站）
最新示波器知识的一百个问答---fr-EETC.pdf
3）创新论文--用简单示波器实现精密宽频的数字锁相放大器
高精度虚拟锁相放大器实现的论文.pdf

1

精
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浪子

第2楼2008/07/30

受益良多！

0

tosca

第3楼2008/09/15

嗯，有点用

0

Insm_1b2fe4d2

第4楼2019/08/02

陆老师知识丰富。
大陆(handsomeland)发表:加贴几个附件，从基本应用到高级开发，但愿对您有用：
1）示波器最基础的知识(以前论坛上发现的，这里归类放在一起)
示波器最基础的知识.pdf
2）最新示波器知识的一百个问答（来自电子工程专辑网站）
最新示波器知识的一百个问答---fr-EETC.pdf
3）创新论文--用简单示波器实现精密宽频的数字锁相放大器
高精度虚拟锁相放大器实现的论文.pdf

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