推荐厂家
暂无
暂无
在科技发达信息化社会示波器可以说是任何设计、制造或是维修电子设备的必备之物。从设计研发到检测使用,工程师们需要一双“慧眼”,这双眼能够快速而精确发现问题以帮助工程师们更好的解决测量疑难。面对当今各种测量挑战,示波器当之无愧的被工程师们称为能够满足要求并且能够胜任工作的最佳关键工具。 示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器,适用于各种各样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源,使之转变为电信号,包括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器,它实现把声音转变为电信号。从物理学家到电视维修人员,各种人士都使用示波器。汽车工程师使用示波器来测量发动机的振动。医师使用示波器测量脑电波。描述示波器的用途是没有止境的。如何选择和评判一个示波器的优劣也成了工程师们一个不可不知的常识,玩转好示波器不可不知一些很基本但很重要的知识。接下来先对示波器的三大关键指标进行简单介绍说明。[b] 带宽[/b] 带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。带宽一直被称作示波器的第一性能指标,也成了决定示波器价格很重要的因素,市场上也把带宽作为一个划分依据,通常所说的带宽在无特别说明情况下一般指模拟放大器的带宽,也就是常说的-3dB截止频率点。示波器面板上标称的带宽就是我们常说的示波器带宽。究竟什么是示波器的带宽我们可以这样来理解:在示波器输入端输入正弦波信号时,幅度衰减至原信号幅度的0.707倍的那个频率点,称之为示波器带宽。也就是说,假如一个示波器的带宽为100MHz的话,用它测试一个频率为100MHz,振幅为1Vpp的信号时,最后所测的信号幅度只有100MHz,0.707Vpp了。 带宽限制对信号的捕获、重构信号和信号的完整性会产生很大影响,具体体现在:被测信号的上升沿变缓;信号的频率分量会减少;信号的相位会失真。示波器带宽通常是被测信号频率的3-5倍,这样才能保证被测信号不失真,具体用多大带宽的示波器取决于被测信号的类型和您做希望的准确度。[b] 采样率[/b] 计算机处理的是离散的数字信号,同样模拟电压信号进入示波器后也要进行模数转换变成数字信号,我们把从连续信号到离散信号的转化过程叫作采样。模拟信号只有经过采样、量化、编码才能被计算机识别和处理。采样是数字示波器分析处理信号的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值,并把该电压转化为用八位二进制代码表示的数字信息,这就是数字存储示波器的采样。示波器采样率越快,那么重建出来的波形就越接近原始信号,重要信息和事件丢失的概率就越小。采样率(samplingrate)就是采样时间间隔。比如,如果示波器的采样率是每秒10G次(10GSa/s),则意味着每100ps进行一次采样。根据Nyquist采样定理,当对一个最高频率为f的带限信号进行采样时,采样频率SF必须大于f的两倍以上(SF≥2f)才能确保从采样值完全重构原来的信号。而这个定理是机遇无限长时间和连续的信号,通常采用两倍于最高频率成分的采样速率是不够的。 当我们选择使用示波器时,对于特定的带宽选取多大的采样率还取决于采样模式,现在的数字示波器通常采用两种基本的采样方式:实时采样和等效采样。等效采样进一步又可分为随即和重复两类,等效采样这两类采样都要求信号时重复并且能够稳定触发的。在这两大类模式下也有其它采样模式的分法,如麦科信公司生产的MS500系列示波器支持四种采样模式(有的也称捕获模式):正常、平均、峰值和包络。正常采样模式是指示波器按照相等的时间间隔对信号进行采样建立波形;平均采样是指示波器对多次采样的波形作平均处理,然后产生最后的波形。平均采样模式可以减少显示信号中随机或不相关的噪音;峰值采样模式是指示波器使用两个连续捕获间隔中包含的所有取样的最高点和最低点,并把这些值当做相关的波形点,这种模式可以有效的获取可能丢失的窄脉冲和毛刺探测,但显示的噪声比较大;包络模式是指示波器对多次采样的波形重新组合进行叠加,在指定的N此采集中,对每个相同位置捕获其最大值和最小值并加以显示。[b] 存储深度[/b] 作为数字示波器的第三大关键指标,存储深度是不可不提到的,存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。对于数字存储示波器最大存储深度是一定的,但是在实际测试中所使用的存储深度是可调的。 存储深度等于存储速率和存储时间的乘积,提高示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率,如果在存储深度固定的情况下,如果要采集长时间段的波形,只能以降低采样率作为代价,可这又会导致波形质量的下降,如果提高存储深度,可以提高采样率以获取不失真的波形。MS500系列采用240K高存储深度,对高速和长时间信号依然能够可以保持1G/s的采样率,保证信号的准确度,具备同时分析高频和低频现象的能力,高存储深度使得该款示波器在FFT和高速串行信号能够应付自如。 为了更好的理解示波器,一些性能术语的理解也是相当重要的,下面对于示波器的性能术语加以简单介绍。[b] 触发[/b] 说到示波器不得不提到触发的概念,正确的理解触发概念对于更好更正确的使用示波器至关重要,数字示波器与很多丰富的触发功能,国产手持式多功能示波器Micsig品牌MS500系列支持的触发类型包括边沿、脉宽、逻辑、视频和串行总线。用户可通过对触发条件的设置观察到触发前或者触发后的波形,测量低速信号中的干扰和奇怪信号就要通过触发来隔离。触发的功能简单地说就是隔离波形和同步波形两种作用,隔离就是在触发位置隔离的波形是满足触发的波形,同步就是稳定输出波形,让波形不再晃动,网上有一篇专门介绍触发的文章说的很通俗,更好更清楚的理解触发就得对触发有关的触发源、触发点、触发电平和触发模式有所了解。 触发源就是选择哪条通道作为触发对象,触发源可以选择示波器的任一通道也可以设置外部信号作为触发信号源;触发点也就是所说的触发位置,调节触发位置可以观察触发之前或者触发之后的波形,按一下MS500示波器上的“50%”快捷键可以快速把触发位置调节到水平中央位置;触发电平是设定触发点所对应的信号电压,信号只有达到所设定的触发电平才能被触发。 触发模式一般有自动(Auto)、正常(Normal)和单次(Single),有些人会把停止(Stop)作为第四种触发模式。正常模式是指不论是否满足触发条件都有波形显示,都实时刷新显示波形;正常模式指仅在有效触发事件时才触发显示,否则波形会静止在上一次捕获的波形图上,对于麦科信手持式示波器MS500系列示波器屏幕右上角会显示“等待触发”提示。单次模式就是捕获第一次满足触发条件的信号波形,捕获后就显示停止状态,停止模式就是让信号强制静止状态。 此外还有触发耦合方式和触发抑制时间,麦科信示波器的触发耦合方式有直流、交流、高频抑制、低频抑制、噪声抑制耦合方式。触发抑制时间是指示波器重新触发所等待的时间。在抑制结束之前,示波器不会再触发。[b] 波形刷新率[/b] 波形刷新率也就是波形捕获率是指示波器每秒钟可以显示多少条波形,示波器的“死区”时间指示波器对已采集到的波形进行处理和显示的时间,在此时间,示波器不采集信号。普通示波器的“死区”时间远远大于“显示区”的时间,这就让绝大部分时间的信号没被显示,导致无法观察到异常信号。而MS500系列的手持式示波器的刷新率可以达到19万次/秒,高刷新率示波器则大大减少了死区时间,从而能够迅速准确的发现异常信号,真正实现“看见”一般示波器“看不见”的事件。[b] 垂直分辨率[/b] 数字示波器的垂直分辨率指的是模数转换器的垂直分辨率,用来衡量示波器将输入电压转化为数字值的精确程度,通常用A/D的位数来表示,比起工程师谈的更多的是示波器的带宽和采样率,一般很少谈到分辨率。一般各个厂家生产的实时示波器ADC位数大都为8位,故而极少提及垂直分辨率,MS500系列是9位的垂直分辨率,一般实时示波器由于采样率高,ADC位数很难提高,在需要高分辨率测量的场合经常由低采样率的数据采集卡实现。而Micsig示波器在具备1G/s的采样率情况下,其ADC位数达到9位,使其在测量和分析微笑变化的信号也能尽可能减小量化误差。而且整个机器尺寸才是254mm×160mm×60mm,重量包括电池也仅有1.66kg,在便携式的前提下完全可以替代所有同带宽台式示波器并具有台式示波器无法比拟的性能及优点。 初学者若能把本文介绍这些概念能够深刻理解并能加以消化吸收,对于理解示波器原理和更好的使用示波器,树立正确的使用示波器的观念和掌握选择示波器的权衡方法都具有指导作用。
[font=宋体][color=#222222]实验室一般不会配备示波器,偶然机会,学习了福禄克产品宣讲会,认识示波器作用和意义。作为一名使用福禄克多年的用户,下面来评价一下该款手持式示波器的优势和不足,希望大家在选购仪器设备时少走弯路,也希望厂家不断改进仪器来满足用户的需求。[/color][/font][img=,182,252]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211231217149255_7724_2771427_3.jpg!w182x252.jpg[/img][font=宋体][color=#222222]一、厂家介绍:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]福禄克Fluke仪器仪表公司在中国改革开放的初期1978年就进入了中国。首先在北京建立了维修站,随后就成立了办事处。目前福禄克公司在北京、上海、广州、成都、西安都设有办事处,在沈阳、大连、武汉、南京、济南、乌鲁木齐、重庆和深圳设有联络处,这些机构为中国各界用户提供着方便、周到、及时的服务。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]多年来,福禄克为各个工业领域提供用于测试和检测故障的优质电子仪器仪表产品,并把该市场提升到重要地位。每新建的一个工厂、 办公区、或设施,都可成为福禄克产品的潜在用户。从工业控制系统的安装调试到过程仪表的校验维护,从实验室精密测量到计算机网络的故障诊断,福禄克的产品帮助各行各业的业务高效运转并不断发展。无论是技术人员、工程师、科研、教学人员还是计算机网络维护人员,都通过使用福禄克的仪器仪表产品扩展了个人能力,并出色地完成了工作。正是他们,给予福禄克的信任和良好的口碑,使得福禄克品牌在安全、耐用、精准、易用的质量标准方面得到高度的美誉,成为所涉及的领域中的佼佼者。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]二、示波器是电子计量检测工程师的眼睛[/color][/font][font=宋体][color=#222222]现代人的工作,学习,工作中离不开电,而电是什么状态?如何工作?人们对此又一无所知。示波器本质上是一种图形显示设备,将看不见的电信号随时间变化的波形直观的显示出来,并对波形的周期、电压、频率等参数进行测量和分析。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]三、示波器应用场景:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]示波器的应用领域非常广泛,常见的应用包括:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]电子信号的异常排查;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]电子液压系统的保养,维护;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]工业总线信号的检查;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]商业和工业系统中的谐波问题处理;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]配电盘处进行电力质量排查;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]音响设备的维护等。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]四、FLUKE 123B手持式示波表优势和不足:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]优势:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]1.[/color][/font][font=宋体][color=#222222]带宽决定示波器对信号的基本测量能力,带宽不足,示波器将无法分辨高频变化。该仪器带宽10kHz。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]2.[/color][/font][font=宋体][color=#222222]每秒采样次数Sa/s,采样速率越快,波形分辨率和清晰度越高,重要信息和事件丢失概率就越小。[/color][/font][align=left][font=宋体][color=#222222]等效采样(重复信号)—— 最高 4 GS/s[/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=#222222]实时采样1μs ~ 60 s/div——40 MS/s[/color][/font][/align][font=宋体][color=#222222]3.[/color][/font][font=宋体][color=#222222]确定所需测量和分析功能:高级自动测量,趋势图快速傅里叶变换(FFT)功能等[/color][/font][font=宋体][color=#222222]不足:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]1.[/color][/font][font=宋体][color=#222222]仪器零部件较多,仪器包没有收纳盒,不方便一目了然看到配件是否齐全;[/color][/font][font=宋体][color=#222222]2.[/color][/font][font=宋体][color=#222222]价格在2w元左右,相比于国产设备较贵,但是准确度和稳定性和重复性较好,这一点福禄克仪器你毋庸置疑。实验室人员需要权衡仪器设备的使用精度、频次以及技术要求。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]五、身边同事的使用心得:[/color][/font][font=宋体][color=#222222]同事间使用福禄克产品居多,他们对品牌都很信赖,购买了设备[/color][/font][font=宋体][color=#222222]Fluke 120B [/color][/font][font=宋体][color=#222222]系列示波器集万用表,一致认为示波器和高速记录器于一身,外形紧凑、坚固耐用,FlukeConnect移动应用程序和FlukeView,通过ScopeMeter软件能够进行深入合作、数据分析并存档关键测试信息。[/color][/font][font=宋体][color=#222222]六、总结[/color][/font][font=宋体][color=#222222]市场上[/color][/font][font=宋体][color=#222222]测试仪[/color][/font][font=宋体][color=#222222]厂家很多,有进口的有国产的,各厂家的仪器特点不同,突出的特点也不一样,有的仪器市场占有率较高,与仪器灵敏度,稳定性好,使用方便,售后服务好等有关系。想在市场上占有一席之地,一是不断改进与提高仪器的使用技术,二是满足用户需求,设计出用户满意的[/color][/font][font=宋体][color=#222222]仪表[/color][/font][font=宋体][color=#222222]。[/color][/font][font=宋体][color=#222222] [/color][/font]
模拟示波器与数字示波器 一、模拟和数字,各有千秋 廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代,雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具,带宽100MHz的同步示波器开发成功,这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世,促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献,出现带宽6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平,为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展,开始让位于数字示波器,英国和法国甚至退出示波器市场,技术以美国领先,中低档产品由日本生产。 模拟示波器要提高带宽,需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起,成果累累,大有全面取代模拟示波器之势,模拟示波器的确从前台退到后台。 但是模拟示波器的某些特点,却是数字示波器所不具备的: 操作简单——全部操作都在面板上,波形反应及时,数字示波器往往要较长处理时间。 垂直分辨率高——连续而且无限级,数字示波器分辨率一般只有8位至10位。 数据更新快——每秒捕捉几十万波形,数字示波器每秒捕捉几十个波形。 实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同,数字示波器的带宽与取样率密切相关,取样率不高时需借助内插计算,容易出现混淆波形。 简而言之,模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形,在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏,屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断,微细变化都可感知。因此,模拟示波器深受使用者的欢迎。二、数字示波器独领风骚 八十年代的数字示波器处在转型阶段,还有不少地方要改进,美国的TEK公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来甚至停产模拟示波器,并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代,数字示波器除了提高带宽到1GHz以上,更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象,换句话说,尽量吸收模拟示波器的优点,使数字示波器更好用。 数字示波器首先在取样率上提高,从最初取样率等于两倍带宽,提高至五倍甚至十倍,相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz,甚至10GHz。 其次,提高数字示波器的更新率,达到模拟示波器相同的水平,最高可达每秒40万个波形,对观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲就方便多了。 再次,采用多处理器加快信号处理能力,从多重菜单的烦琐测量参数调节,改进为简单的旋钮调节,甚至完全自动测量,使用上与模拟示波器同样方便。 最后,数字示波器与模拟示波器一样具有屏幕的余辉方式显示,赋于波形的三维状态,即显示出信号的幅值、时间以及幅值在时间上的分布。具有这种功能的数字示波器称为数字荧光示波器或数字余辉示波器。三、数字示波器要有模拟功能 模拟示波器用阴极射线示波管显示波形,示波管的带宽与模拟示波器的相同,亦即示波管内的电子运动速度与信号频率成正比,信号频率越高电子速度越快,示波管屏幕的亮度与 电子束的速度成反比,低频波形的高度高,高频波形的高度低。利用荧光屏的亮度或灰度容易获得信号的第三维信息,如用屏幕垂直轴表示幅度,水平轴表示时间,则屏幕亮度可表示信号幅度随时间分布的变化。这种与时间有关的荧光余辉(灰度定标)效应对观察混合波形和偶发波形十分有效。模拟存储示波器就是这种专用示波器的代表产品,最高的性能达到800MHz带宽,可记录到1ns左右的快速瞬变偶发事件。 数字示波器缺少余辉显示功能,因为它是数字处理,只有两个状态,非高即低,原则上波形也是“有”和“无”两个显示。为达到模拟示波器那样的多层次亮度变化,必需采用专用图像处理芯片,例如TEK公司采用DPX型处理器芯片,具有数据采集、图像处理和存储等多项功能,DPX芯片由130万个晶体管组成,采用0.65um的CMOS工艺,并行流水结构,取样率2GS/s。它既是数据采集芯片,同时也是光栅扫描器,模拟示波管屏幕荧光体的发光特性,用16级亮度分级,将波形存储在500*200像素的LCD单色或彩色显示屏上,每0.33秒更新一次。由于模拟存储示波器只能依靠照相底片记录波形,对数据保存并不十分方便。例如用红色表示出现机率最高的波形,兰色表示出现机率最低的波形,达到一目了然。由于数字示波器已经达到1GHz带宽的水平,配合荧光显示特性,总的性能优于模拟存储示波器。四、数字荧光示器 去年著名电子示波器制造商TEK公司首先推出数字荧光示波器两种系列TDS500(单色)和TDS700(彩色),具有500MHz-2GHz带宽,取样率最高2GHz,最多4通道输入,属于中高档数字示波器,价位在10,000美元以上。今年生产一种TDS3000系列数字荧光示波器,起价只3,000美元,带宽500MHz ,取样率最高5GS/s,受到用户的欢迎。另一家专门生产数字示波器的LeCroy公司,今年也推出一种数字余辉示波器,名称虽有别于数字荧光示波器,它们的功能实际上是相同的。Waverunner系列的带宽500MHz,取样率500MS/s,最多4通道输入,起价5,999美元。以下较详细介绍这两种系列数字示波器的特点: 普通数字示波器要观察偶发事件需要使用长时间记录,然后作信号处理,这种办法会漏掉非周期性出现的信号和不能显示信号的动态特性。数字荧光示波器能够显示复杂波形中的微细差别,以及出现的频繁程度。例如观察电视信号,既有行扫描、帧扫描、视频信号和伴音信号,还要记录电视信号中的异常现象,对于专业人员和维修人员都是同样重要的。 TEK公司的TDS3000数字荧光示波器提供多种测试模块,可以从前面板右上角插入四种模块。例如触发模块可作逻辑状态、逻辑图形触发,以及脉冲参数(上升、下降边,宽度、周期等);电视模块专用于多种制式的(NTCS、PAL和SECAM)波形记录;快速傅里叶变换(FFT)模块可快速显示信号的频率成分和频谱分布,既可分析脉冲响应,亦可分析谐波分布,并且识别和定位噪声和干扰来源。 TDS3000系列示波器是便携式的,重量不到7磅,可由电池供电,特别适于现场使用。 LeCroy公司的Waverunner系列数字余辉示波器的余辉时间常数是可以改变的,因此在使用上与模拟存储示波器非常相似。它的抖动和定时分析(JTA)软件包可对屏幕显示的信号作定量分析,例如,经过数字处理后可在脉冲抖动的波形下面划出亮线,亮线长度表示抖动范围,最亮部分表示最常出现的抖动区。积累波形数目达10万个,结果可绘制成直方图。 Waverunner示波器还有两种测试用软件包:数字和测量软件包,波形分析软件包。前者可自动测量和分析40种常用参数(如脉冲上升、下降时间,最大、最小值,偏差值等),预测某种参数的趋势(如测量IC的传输延时的变动范围)。后者包括FFT分析,最多可达10(6)点的记录长度;高分辨率方式;包络方式;模板测试;合格/不合格测试等。各种测试结果均利用彩色显示器的不同颜色不同亮度表示结果,真正让使用者的视觉获得迅速的反应,充分发挥余辉灰度的三维效应。