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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 500MSPS手持式示波表
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）、數(shù)字萬用表（DMM）功能為一體手持式儀器，可以自動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值域及時(shí)域的測(cè)量，也可以用光標(biāo)對(duì)波形進(jìn)行測(cè)量分析，同時(shí)可以通過菜單選擇來實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻、通斷以及二極管的測(cè)量。示波表為雙通道，最高采樣率500MSPS,模擬帶寬為100MHz,單通道存儲(chǔ)深度為7.5k，簡(jiǎn)單的自動(dòng)設(shè)置量程和時(shí)基功能代替了復(fù)雜煩瑣的觸發(fā)設(shè)置和參數(shù)設(shè)置。極小的體積和重量增強(qiáng)了它的可移動(dòng)性，非常適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。波形分析可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，也可以把波形或設(shè)置存儲(chǔ)起來以后分析或傳輸至計(jì)算機(jī)。作品采用并行采樣、低功耗動(dòng)態(tài)管理等技術(shù)，極大地降低了成本，提高了整機(jī)性能，代表了國內(nèi)的最高水平，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 手持式示波表是近年出現(xiàn)的一種新型的檢測(cè)儀表，其主要功能覆蓋數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）和數(shù)字萬用表（DMM），可以滿足機(jī)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、后勤保障、工業(yè)生產(chǎn)以及教育系統(tǒng)等領(lǐng)域移動(dòng)測(cè)試的需求。與臺(tái)式的數(shù)字存儲(chǔ)示波器相比，手持式示波表具有輕巧、便攜、低功耗的特性，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)苛刻環(huán)境下的精確測(cè)量。 國內(nèi)市場(chǎng)上常見的手持示波表的國外品牌有Fluke、TektrOnix、Metrix、Vellemail、Svmmit、Metex等，其中美國福祿克(Fluke)作為手持示波表測(cè)量領(lǐng)域的行業(yè)龍頭，形成了強(qiáng)大的品牌效力，占有大部分市場(chǎng)份額。F120系列是福祿克(Fluke)公司銷售量很大的產(chǎn)品，分F123和F124兩款，帶寬分別為20MHz和40MHz。國內(nèi)生產(chǎn)的示波表，都還沒有達(dá)到較高的采樣率和帶寬，性能較好的示波表又往往成本太高，不易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 然而從國內(nèi)的市場(chǎng)調(diào)查來看，國內(nèi)近幾年對(duì)手持示波表的需求量每年可達(dá)上萬臺(tái)。從行業(yè)需求上，20MHz左右?guī)挼漠a(chǎn)品是目前市場(chǎng)的主流。面對(duì)這樣的行業(yè)需求，國內(nèi)示波表生產(chǎn)企業(yè)把產(chǎn)品性能設(shè)定在20MHz帶寬、100MSPS采樣率。采用雙通道數(shù)據(jù)采集，一般是單色LCD顯示。 面對(duì)這樣的情況，為了打破國外企業(yè)在技術(shù)上的壟斷，在電子測(cè)試儀器市場(chǎng)上與國外品牌爭(zhēng)奪一席之地，促進(jìn)民族技術(shù)的發(fā)展，樹立民族品牌，提供合乎市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，于是發(fā)明了該作品。 本系統(tǒng)采用FPGA＋DSP的總體架構(gòu)，充分利用FPGA的邏輯可編程性和DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字部分的主要功能。系統(tǒng)根據(jù)功能不同設(shè)計(jì)劃分為模擬通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理器及存儲(chǔ)系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)、鍵盤控制電路，萬用表模塊，USB接口，電源模塊。 系統(tǒng)根據(jù)功能不同設(shè)計(jì)劃分為模擬通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理器及存儲(chǔ)系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)、鍵盤控制電路，萬用表模塊，USB接口，電源模塊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 現(xiàn)階段國內(nèi)示波表發(fā)展水平與國外有很大的差距，為了打破國外企業(yè)在示波表行業(yè)的壟斷，生產(chǎn)出更符合現(xiàn)階段國內(nèi)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，因此開發(fā)了本作品。 本作品的特點(diǎn)是高采樣率、高帶寬、低功耗、低成本，設(shè)計(jì)上主要突破了以下三個(gè)技術(shù)關(guān)鍵： 1、并行采樣，通過低速ADC實(shí)現(xiàn)500MSPS高采樣率； 通常一片500MSPS、8bit的高速ADC功耗非常大（>=1W）,而且成本高，限制了在手持設(shè)備中的使用，本設(shè)計(jì)中采樣多片相對(duì)低速的ADC，通過交替采樣的方式，實(shí)現(xiàn)了500MSPS高采樣率。 2、對(duì)高速ADC功耗實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理；細(xì)致分析了系統(tǒng)“有效采集”時(shí)間，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一ADC動(dòng)態(tài)功耗管理模塊，使ADC只在“有效采集”時(shí)間才工作，其余時(shí)間處于休眠狀態(tài)，非常有效的降低了系統(tǒng)功耗。 3、根據(jù)示波表的不同工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了合理的功耗管理策略；根據(jù)不同示波表工作狀態(tài)，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)的供電管理，有效的利用電池資源。 通過上述功耗管理策略，極大的提高了系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間，最大工作時(shí)間是同類產(chǎn)品的1.7倍。 500MSPS手持式示波表主要指標(biāo)如下： 模擬帶寬：100MHz 實(shí)時(shí)采樣率：500MSPS 存儲(chǔ)深度：每通道7.5K采樣點(diǎn) 顯示分辨率：320水平×RGB×240垂直像素 功耗：4.5W～7.2W 待機(jī)時(shí)間：4～7小時(shí)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）、數(shù)字萬用表（DMM）功能為一體手持式儀器，可以自動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值域及時(shí)域的測(cè)量，也可以用光標(biāo)對(duì)波形進(jìn)行測(cè)量分析，同時(shí)可以通過菜單選擇來實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻、通斷以及二極管的測(cè)量。 現(xiàn)階段國內(nèi)生產(chǎn)的手持式示波表，一般具有20MHz左右?guī)挕?00MSPS采樣率。采用雙通道數(shù)據(jù)采集，一般是單色LCD顯示。而該作品則具有100MHz的帶寬和高達(dá)500MSPS的實(shí)時(shí)采樣率，雙通道數(shù)據(jù)采集，320水平×RGB×240垂直像素，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，最長工作時(shí)間可達(dá)7個(gè)小時(shí)。作品采用FPGA＋DSP的總體架構(gòu)，充分利用FPGA的邏輯可編程性和DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字部分的主要功能，其中采用了并行采樣、動(dòng)態(tài)功耗管理等技術(shù)，極大地降低了成本和提高了整機(jī)性能，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，代表國內(nèi)最高技術(shù)水平。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009-6-13 四川省綿陽市 獲“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）、數(shù)字萬用表（DMM）功能為一體手持式儀器，與傳統(tǒng)示波器相比，它體積小、重量輕、功耗低、鋰電池供電，可以滿足機(jī)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、后勤保障、工業(yè)生產(chǎn)以及教育系統(tǒng)等領(lǐng)域移動(dòng)測(cè)試的需求。它可以自動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅值域及時(shí)域的測(cè)量，也可以用光標(biāo)對(duì)波形進(jìn)行測(cè)量分析，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻、通斷以及二極管的測(cè)量。示波表雙通道，實(shí)時(shí)采樣率達(dá)到500MSPS，模擬帶寬為100MHz,存儲(chǔ)深度為7.5K，簡(jiǎn)單的自動(dòng)設(shè)置量程和時(shí)基功能代替了復(fù)雜煩瑣的觸發(fā)設(shè)置和參數(shù)設(shè)置。波形分析可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，也可以把波形或設(shè)置存儲(chǔ)起來分析或傳輸至計(jì)算機(jī)。它采用5.7英寸液晶顯示，人機(jī)界面友好，全中文菜單，更加符合國內(nèi)用戶的使用習(xí)慣。 由于國外企業(yè)在行業(yè)中的長期技術(shù)壟斷，示波表價(jià)格居高不下，同等指標(biāo)的示波表價(jià)格在3萬元左右。作品運(yùn)用了并行采樣、動(dòng)態(tài)功耗管理等技術(shù)，極大地降低了成本和提高了整機(jī)性能，代表國內(nèi)最高技術(shù)水平，性價(jià)比高，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并已全面量產(chǎn)。
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)階段，國內(nèi)示波表的發(fā)展水平跟國外還有很大的差距，生產(chǎn)的示波表普遍沒有較高的采樣率和帶寬，國內(nèi)現(xiàn)階段生產(chǎn)的示波表指標(biāo)定在100MSPS采樣率和20MHz帶寬，性能較好的示波表又由于成本太高而不易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在國外，F(xiàn)LUKE公司的手持式數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制及生產(chǎn)技術(shù)已較為成熟。與本作品指標(biāo)及性能相近的為FLUKE123工業(yè)萬用示波表，F(xiàn)LUKE F192s兼有萬用表功能，雙通道，單通道60MHz的帶寬，存儲(chǔ)深度為1K。FLUKE F192s工業(yè)萬用示波表沒有光標(biāo)測(cè)量功能，具有兩組波形和設(shè)置存儲(chǔ)。FLUKE F192s工業(yè)萬用示波表為英文操作界面，不便于操作。 我們將手持式示波表和FLUKE F192s工業(yè)萬用示波表的技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比列表如下： 手持式示波表參數(shù)對(duì)照表 FLUKE F192s工業(yè)萬用示波表 500Msps手持式示波表 通道數(shù) 2 2 采樣率 500MSPS 500MSPS 模擬帶寬 60MHz 100MHz 垂直分辨率 8bits 8bits 存儲(chǔ)深度 每通道1K個(gè)點(diǎn) 每通道6K個(gè)點(diǎn) 時(shí)基范圍 10ns/div—2min/div 10ns/div—50s/div 時(shí)基準(zhǔn)確度 ±(0.01%讀數(shù)+1個(gè)象素) ±(0.1%讀數(shù)+1個(gè)象素) 量程范圍 5mv/div—100v/div 5mv/div—50v/div 量程準(zhǔn)確度 ±(2%讀數(shù)+0.05*量程/格) ±(2%讀數(shù)+1個(gè)象素) 波形存儲(chǔ) 2個(gè) 10個(gè) 設(shè)置存儲(chǔ) 10個(gè) 10個(gè) 電池 鎳氫電池 鋰電池 工作時(shí)間 4小時(shí) 4-7小時(shí) PC接口 RS232接口/電纜 USB接口/電纜 顯示縱向 8格×20象素 8格×25象素 顯示水平 9.6格×20象素 10格×25象素 尺寸 256×169×64mm 268×168×60mm 重量 1.95Kg 1.8Kg 市場(chǎng)價(jià)格 28000元 7000元（預(yù)期）
