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高校實驗室如何選擇合适的示波器 [2014/9/15]

   示波器作為一種基礎的測試儀器,曾幾何時,還是高校實驗室裡的寵物。那時一個實驗室二三十個學生圍着一台示波器聽老師的講解和進行測試。随着我國經濟實力的大幅度提升和國家對教育事業的大力支持,如今示波器已經成為高校電子類實驗室的必備儀器液位計物位計物位變送器液位變送器電容式物位計電容式液位計電容式物位變送器電容式液位變送器物位開關液位開關電容液位計電容物位計液位儀表物位儀表電容液位變送器電容物位變送器射頻電容式液位開關射頻電容式物位開關電容式液位開關電容式物位開關音叉式液位開關。甚至在許多的職業教育學院也配備了很多不同檔次的示波器。面對市場上衆多舉的示波器,如何按照實驗室的測量需求來選擇合适的産品,已經成為許多高校面臨的緊迫問題。
    目前示波器行業的現狀示波器主要分為兩大類:模拟示波器和數字存儲示波器。
    1、模拟示波器的現狀。目前主要的模拟示波器的制造廠商正在呈現逐漸減少的趨勢。美國從90年代中期就已經停止了模拟示波器的生産,日本也隻剩2-3家。國内尚有10家左右。
    目前,模拟示波器主要應用在高校的實驗室、生産線、維修和部分特殊領域的測試。
    由于模拟示波器具有三維顯示中較重要的亮度信息,同時有高達幾十萬次的刷新速率,模拟示波器具有時間上的無限分辨力,也就是模拟示波器對輸入信号的測量在時間上是連續的。因此中低檔的數字示波器還不能完全取代模拟示波器。
    2、數字存儲示波器的現狀:目前主要的生産廠家是美國安捷倫公司,泰克公司和力科公司。台灣的固緯公司,還有在國内異軍突起的北京普源精電公司。
    由于數字示波器包含的技術指标比較多,很多客戶目前還不能在衆多的指标中找出自己的合理需求。
    數字示波器的主要技術指标:帶寬、采樣速率、存儲深度和波形更新速率帶寬:為了保證測試信号幅度和上升沿的精度,選擇示波器的帶寬應為被測信号頻率的3-5倍,精确測量要8-10倍或以上。
    采樣速率和存儲深度:一般制造商給出的采樣速率都是最大值,即在最快掃描時間下所達到的采樣速率。但是在實際的測量中,采樣速率是一個變化的指标,随着掃描時間的變慢,采樣速率也相應降低。所以它的實際值取決于時基和存儲深度。
    采樣速率[MS/S]*[時間/格×10格]=存儲深度DSO 要對輸入的信号進行采樣,模數轉換,送入内存并進行有關的處理,再經過數模轉換才能顯示出來。另外,由于普通的數字示波器的波形更新速率比較低(約100 次/秒-10000次/秒)因此在實際測試中難免會發生混淆現象。因此在選擇數字存儲示波器時不但要看技術指标,更重要的是針對複雜信号的實際測量。
    主要的數字存儲示波器制造商及産品規格不難看出,在數字存儲示波器行業,美國的三大公司無論在技術上還是在市場份額上都是遙遙領先。但是普源精科的出現使國内的示波器行業在停滞了十年後重新煥發 了活力,近期他們剛剛推出了帶寬200MHz、采樣速率1GS/S、存儲深度達1M的示波器。對于這樣一個由年輕人組成的公司,行業的新兵,相信他們還會 給我們奉獻更多的精彩産品。
    高等院校示波器的現狀目前,在高等院校示波器的使用主要集中在 物理實驗中心、電工電子實驗中心和信息類專業實驗室。
    物理實驗中心一般主要使用20MHz的雙通道模拟示波器。
    電工電子實驗中心主要包含模拟電路實驗室、數字電路實驗室、電工實驗室、EDA實驗室、PLC實驗室。目前各高校使用的儀器不盡相同。
    總體來看,目前高校實驗室在示波器的使用中存在如下問題:
    1. 沒有标準的校準儀。示波器作為一台定量觀測的儀器,實驗室很難判斷示波器的準确指标,僅憑普通函數源做一些簡單的測試,是不夠的。曾經有一個客戶,使用一 台6MHz的函數信号發生器,輸出6MHz的正弦波,幅度4mV,用來評估3台不同型号的20MHz示波器,其中發現一台測試結果是在正弦波上有毛刺,另 外2台觀測時波形看起來比較光滑。因此客戶認為有毛刺的示波器有問題,沒有毛刺是好的。其實,這是一個參照物的問題,客戶錯誤的認為函數信号發生器輸出的 是标準的正弦波,才出現這樣錯誤的判斷。後來用一台經過計量的安捷倫100MHZ示波器進行測試,發現是正弦波本身有毛刺。最後客戶當然是選用測出毛刺的 20MHz示波器。因此學校使用的示波器每年進行校準是非常重要的。
    2.很多高校在基礎實驗室購買了大量低檔的數字存儲示波器,但實驗過程并不需要數據的存儲,而此類示波器在觀測波形方面又不如模拟示波器,因此造成了很多不必要的麻煩。
    3.很多購買高檔數字存儲示波器的實驗室由于各種原因,儀器的許多高級功能沒有充分發揮作用,僅僅被當做低檔的數字存儲示波器甚至模拟示波器來使用,造成了資金的嚴重浪費。
    高校實驗室選擇示波器的幾點建議1. 根據自己的實際需要選擇示波器。
    高校實驗室的類型、實驗内容、儀器使用人員的水平各不相同,應當根據各個實驗室的具體情況作出選擇,不要一味認為高檔儀器一定比低檔儀器好,數字示波器一定 比模拟示波器好。在許多情況下,對于觀測一般教學實驗中常見的重複性信号,模拟示波器無論在價格還是實際觀測效果上都勝過低檔數字示波器一籌。而對于一些 專業的帶有科研性質的實驗室,選擇一些高端數字示波器就非常必要。
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