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[其它] 浅述示波器的发展历史

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发表于 2020-2-5 20:59:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。他能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。

有些人觉得一个万用表就可以打天下,为什么要花时间精力学习示波器呢? 一句话概括,时代不同了。现在的电子器材系统繁杂度和工作频率,都不是以前一台黑白电视机、收音机之类的能够比拟的。学会使用示波器,绝对可以大大减少自己的维修工作量,提高工作效率。

而且示波器的应用并不仅限于电子领域。在安装适当的传感器时示波器可以测量各类现象。如声音、机械压力、压强、光或热的传感器。医学人员还可以使用示波器来测量脑电波。所以说,示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,绝不是夸张的。

今天我们就来大致了解下示波器的发展史。

一、用手绘制波形
示波器的历史可以追溯到19世纪二十年代,使用检流计与机械制图系统耦合后,手动记录波形。该装置由一个安装在旋转转子轴上的特殊单触点换向器组成。接触点可以按照精确的度数指示器刻度在转子周围移动,并且输出出现在检流计上,由技术人员手工绘制。由于此过程是在几千个波周期内形成的,因此只能产生非常粗糙的近似波形。
              

二、机械自动绘制波形
第一台自动示波器使用检流计和笔,将波形图捕获到连续移动的纸卷上。由于与机械部件的反应时间较慢相比,波形的频率相对较高,因此不是直接绘制波形图像,而是在一段时间内通过组合许多不同波形的小片段来创建波形图像。它会从第100个波中自动为电容器充电并记录,电容器的每个后续充电都是从沿波稍远的一点开始的。此类波形测量值仍是数百个波周期的平均值,但比之前手绘波形图更准确。
              

三、模拟示波器
模拟示波器主要基于阴极射线管CRT,打出的电子束通过水平偏置和垂直偏置系统,打在屏幕的荧光物质上显示波形。
              
用于示波器的阴极射线管:
1.偏转电压电极
2.电子枪
3.电子束
4.聚焦线圈
5.屏幕涂有磷涂层

二十世纪四十年代,雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具,泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器,这是近代示波器的基础。
              
具有同步扫描功能的示波器

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,以及多种触发和预前触发能力。二十世纪八十年代成为数字示波器的天下,很多厂家不在生产模拟示波器,模拟示波器逐渐退出历史舞台。
              

四、数字示波器
数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储,实现对波形的保存和处理。对于几百兆带宽之内的示波器,目前国内品牌的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡,且具有明显的性价比优势。
              
数字示波器具有模拟示波器的大多基本功能。例如基本显示波形的功能、x-Y工作模式、基本的触发方式等。还包括例如触发延迟,输入信号的耦合方式、余晖调节,校准信号源输出等。

数字示波器比模拟示波器还增加了多种有用的功能,最常见的有自动量程、各种参数的自动测量、波形和设置状态的存储、接口总线、显示平均级曲线拟合(内插方法)、带宽高低通滤波、触发工作模式及触发条件选择、光标测量等。
              

五、触控示波器
现今时代,人类正在经历数字革命,5G、物联网、大数据、云计算、人工智能等新兴技术不断演化发展。示波器也一样正在经历着一场革命。智能手机的触控操作方式相对于传统的按键,已经证明了其操作的高效性。示波器厂家也一样在考虑将触控技术应用于示波器,替代传统的按键旋钮操作方式。
              
原有技术设备的落后以及以及现有技术的提升缓慢让工程师们头痛不已。触控示波器带给了工程师全新的使用体验,大大提高了原本的工作效率。这种全新的交互方式,可以让工程师能更快的去洞察整个产品设计中的问题,同时可利用测试结果进行分析发现并解决问题,而不用为如何操作示波器再烦恼。
        

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