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【转帖】第三代万用表——“视波表”的设计原理与功能

eone191

2008/02/17

其他仪器综合讨论

第三代万用表——“视波表”的设计原理与功能

　　万用表从指针到数字显示历经半个多世纪的发展，已经成为电工，电子必不可少的测量工具。随着工业和科技进步，现在的测试环境发生了翻天覆地的变化，交流变频调速，开关电源，电子控制器的广泛应用，数据网络的形成无疑都对测试提出更高的要求。指针和数字万用表只能提供测量结果与数据，无法直观区别信号和噪声的瞬间特性，无法显示在电路中非正弦信号的动态及干扰信号的严重程度，就无法对引起故障的根本原因作出分析。过去为了解决这个问题，不得不搬用昂贵而笨重的示波器出场，但对许多现场测试是不现实的。
　　“视波表”故名思意，就是看到波形的表，视波表的波形再现与传统示波器有着根本的不同；示波器主要用来进行波形分析和波形记录，注重频率响应宽范围，其测量精度以dB为单位，准确性比较低，操作相对要繁杂许多；而视波表强调测量功能的准确性，波形再现仅是现场故障诊断的辅助手段，所有测量参数都以数码形式显示出来，结果更直观。
　　电子电路的成熟和大规模集成电路的出现，为万用表能够看到被测信号的波形提供了可行的条件。下面就VC301真有效值数显视波表和ET521A现场故障自动视波表的设计原理与功能介绍如下：
　　大家知道，数字万用表是采用采样速率2～3次/秒的双积分式A/D，其优点是，测量分辨率高，抗干扰能
力强，成本低廉，外围电路简单成熟。缺点是不能采集波形。而高速多路A/D芯片和双积分A/D共同组成视波万用表电路，一方面改善传统数字万用表采样速率较低的不足，同时将被测信号的波形也通过高速A/D取样，送到CPU进行处理，最后将测试结果以数码方式显示和波形再现出来。

　　　　　　　　　　　
　　以VC301为例，输入电路采用并联分压方式，从300mV到600V量程分别在各自的分压电阻上并联不同的补偿电容。以使被测信号能够展宽到20kHz。其它功能转换电路如真有效值测量，电阻测量，温度测量，电容测量等同传统数字万用表一样，在此不再重复。被测信号经功能转换电路后，一路送双积分A/D 转为数字信号给CPU处理，显示测量数据；另一路经缓冲电平转换电路送采样速率44kSa/S的高速A/D，高速A/D 对被测信号波形进行一个周期内超过20个点的采样，经CPU运算还原出被测波形的形状，由128X64的LCD显示出来。
　　VC301采用ES7真有效值转换器，使得非正弦波信号测量得以实现，加上20kHz模拟带宽电路，在音频范围内，可以进行准确的测量；在观测波形方面，由于高速A/D采样速率的限制，只能观察到约2kHz以内的信号波形。适合工频范围内如变频电源，可控硅整流电路及机电设备控制电路的检测。VC301还有一个主要特点；在测量过程中，每次按下“HOLD”键，测量结果将被存储下来，内部存储器可以保留100组数据，实现了现场无纸记录。
　　由于“视波表”可以根据用户使用的测量范围设计不同带宽及不同功能，使之以最低的成本，发挥最大的测试潜力。ET521A是针对家电维修人员而设计的便携式综合检测自动视波表。开创了现场故障诊断系列产品之先河。家电维修大多数是上门服务，要求检测仪器功能要齐，体积要小，价格要低。ET521A完全满足了上述要求；集100MSa/S采样速率，25MHz通道带宽的数字存储自动示波表；数字LCR电桥，宽范围60000μF超级电容测量，10μH～1H/300Hz～156kHz高频电感自动量程测试，大于60M电阻量程；6600码自动量程数字万用表，同时可以检测到2kV/20kHz的行频高压波形；还有正弦波信号发生器，数字频率计及晶振和遥控器检测等功能。
　　ET521A在设计上充分考虑功能的实用性，自动量程的数字万用表芯片和由FPGA/100MSa/S组成的高速A/D采样电路，以及双核CPU控制，使面板等低速管理和FPGA 高速器件分别用不同CPU控制，使资源优化最合理。为了用最少的按键选择实现被测信号波形实时再现。在经高速A/D采样后数字处理时，设计一个自适应波形再现的数据处理程序；当被测交流信号经连续10：1分压后，已经变为mV信号，此信号大了容易使显示的波形超出LCD可视范围，信号太小不容易观测。如果增加可变增益放大器等附加电路，增加整机成本和设计的复杂性。自适应计算就是测量被测信号时，将其幅值和频率测到，通过改变数字信号使送显到LCD的代码，将波形再现的高度和波形个数控制在容易观测的屏幕范围内。显示波形幅值大小与被测信号无比例关系，只是观测的方便。要想了解测试参数，将选择到数码显示方式，其测量结果一目了然。用户在使用过程中，不需要繁琐的操作，只要按下“AUTO”自动键，被测波形自动捕捉，由320X240点阵式LCD 显示出来。
　　为了现场家电维修更方便的检测，ET521A在出厂前存储部分彩电关键点波形图，当维修人员在检测时，可以调出典型图与被测波形同屏比较，这就是ET521A独有的对比功能。
　　在此平台上，可以针对不同行业绩用户群体，设计出不同需要的现场故障诊断仪器，如增加高频测试和手机电源高速采样功能，方便手机故障检测，增加汽车故障码读出，可以方便各类汽车维修。显而易见“视波表”的出现，打破通用测量的概念，方便了现场故障诊断，使更多人使用上就是针对他们需要而设计的实用的测试工具。

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gaowr123k

第1楼2008/02/22

感谢分享，支持一下！

0

活到九十学到一百

第2楼2008/02/27

谢谢楼主，对视波表有了一定的了解！

0

kevineast

第3楼2008/02/27

但新仪器可能会比较贵的

0

莞城.XiShui

第4楼2011/01/03

深圳胜利牌VC301采用ES7真有效值转换器

0

taoletian

第5楼2011/01/03

很好用的东西

0

欧野仪器

第6楼2011/07/04

示波表进口知名品牌示波器 www.ov17.com

0

dishitianerdai

第7楼2012/07/13

示波表作为万用表的更新换代的产品，在技术上有了长足的进步，在保留了万用表基础属性的同时又增加了视波的功能向可视化方向发展。

0

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