基本信息
- 項目名稱：
- 500MSPS手持式示波表
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲示波器（DSO）、數(shù)字萬用表（DMM）功能為一體手持式儀器，可以自動對信號進行幅值域及時域的測量，也可以用光標對波形進行測量分析，同時可以通過菜單選擇來實現(xiàn)對電阻、通斷以及二極管的測量。示波表為雙通道，最高采樣率500MSPS,模擬帶寬為100MHz,單通道存儲深度為7.5k，簡單的自動設置量程和時基功能代替了復雜煩瑣的觸發(fā)設置和參數(shù)設置。極小的體積和重量增強了它的可移動性，非常適合現(xiàn)場測量。波形分析可以在現(xiàn)場進行，也可以把波形或設置存儲起來以后分析或傳輸至計算機。作品采用并行采樣、低功耗動態(tài)管理等技術，極大地降低了成本，提高了整機性能，代表了國內(nèi)的最高水平，具有廣闊的市場前景。
- 詳細介紹：
- 手持式示波表是近年出現(xiàn)的一種新型的檢測儀表，其主要功能覆蓋數(shù)字存儲示波器（DSO）和數(shù)字萬用表（DMM），可以滿足機動現(xiàn)場維護、后勤保障、工業(yè)生產(chǎn)以及教育系統(tǒng)等領域移動測試的需求。與臺式的數(shù)字存儲示波器相比，手持式示波表具有輕巧、便攜、低功耗的特性，可以滿足現(xiàn)場苛刻環(huán)境下的精確測量。 國內(nèi)市場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)作為手持示波表測量領域的行業(yè)龍頭，形成了強大的品牌效力，占有大部分市場份額。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，不易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 然而從國內(nèi)的市場調(diào)查來看，國內(nèi)近幾年對手持示波表的需求量每年可達上萬臺。從行業(yè)需求上，20MHz左右?guī)挼漠a(chǎn)品是目前市場的主流。面對這樣的行業(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。 面對這樣的情況，為了打破國外企業(yè)在技術上的壟斷，在電子測試儀器市場上與國外品牌爭奪一席之地，促進民族技術的發(fā)展，樹立民族品牌，提供合乎市場需求的產(chǎn)品，于是發(fā)明了該作品。 本系統(tǒng)采用FPGA＋DSP的總體架構，充分利用FPGA的邏輯可編程性和DSP強大的數(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)功能不同設計劃分為模擬通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理器及存儲系統(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)功能不同設計劃分為模擬通道、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、處理器及存儲系統(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
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 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)市場需求的產(chǎn)品，因此開發(fā)了本作品。 本作品的特點是高采樣率、高帶寬、低功耗、低成本，設計上主要突破了以下三個技術關鍵： 1、并行采樣，通過低速ADC實現(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，限制了在手持設備中的使用，本設計中采樣多片相對低速的ADC，通過交替采樣的方式，實現(xiàn)了500MSPS高采樣率。 2、對高速ADC功耗實現(xiàn)實時動態(tài)管理；細致分析了系統(tǒng)“有效采集”時間，設計實現(xiàn)了一ADC動態(tài)功耗管理模塊，使ADC只在“有效采集”時間才工作，其余時間處于休眠狀態(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)，設計了合理的功耗管理策略；根據(jù)不同示波表工作狀態(tài)，對各個模塊進行動態(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)工作時間，最大工作時間是同類產(chǎn)品的1.7倍。 500MSPS手持式示波表主要指標如下： 模擬帶寬：100MHz 實時采樣率：500MSPS 存儲深度：每通道7.5K采樣點 顯示分辨率：320水平×RGB×240垂直像素 功耗：4.5W～7.2W 待機時間：4～7小時
科學性、先進性
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲示波器（DSO）、數(shù)字萬用表（DMM）功能為一體手持式儀器，可以自動對信號進行幅值域及時域的測量，也可以用光標對波形進行測量分析，同時可以通過菜單選擇來實現(xiàn)對電阻、通斷以及二極管的測量。 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500MSPS的實時采樣率，雙通道數(shù)據(jù)采集，320水平×RGB×240垂直像素，人機界面友好，操作簡單，最長工作時間可達7個小時。作品采用FPGA＋DSP的總體架構，充分利用FPGA的邏輯可編程性和DSP強大的數(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、動態(tài)功耗管理等技術，極大地降低了成本和提高了整機性能，增強了市場競爭力，代表國內(nèi)最高技術水平。
獲獎情況及鑒定結果
- 2009-6-13 四川省綿陽市 獲“挑戰(zhàn)杯”四川省大學生課外科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 500MSPS手持式示波表是集數(shù)字存儲示波器（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，可以滿足機動現(xiàn)場維護、后勤保障、工業(yè)生產(chǎn)以及教育系統(tǒng)等領域移動測試的需求。它可以自動對信號進行幅值域及時域的測量，也可以用光標對波形進行測量分析，同時可以實現(xiàn)對電阻、通斷以及二極管的測量。示波表雙通道，實時采樣率達到500MSPS，模擬帶寬為100MHz,存儲深度為7.5K，簡單的自動設置量程和時基功能代替了復雜煩瑣的觸發(fā)設置和參數(shù)設置。波形分析可以在現(xiàn)場進行，也可以把波形或設置存儲起來分析或傳輸至計算機。它采用5.7英寸液晶顯示，人機界面友好，全中文菜單，更加符合國內(nèi)用戶的使用習慣。 由于國外企業(yè)在行業(yè)中的長期技術壟斷，示波表價格居高不下，同等指標的示波表價格在3萬元左右。作品運用了并行采樣、動態(tài)功耗管理等技術，極大地降低了成本和提高了整機性能，代表國內(nèi)最高技術水平，性價比高，具有極強的市場競爭力，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現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在國外，F(xiàn)LUKE公司的手持式數(shù)字存儲示波器的研制及生產(chǎn)技術已較為成熟。與本作品指標及性能相近的為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，存儲深度為1K。FLUKE F192s工業(yè)萬用示波表沒有光標測量功能，具有兩組波形和設置存儲。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)萬用示波表的技術指標的對比列表如下： 手持式示波表參數(shù)對照表 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 存儲深度 每通道1K個點 每通道6K個點 時基范圍 10ns/div—2min/div 10ns/div—50s/div 時基準確度 ±(0.01%讀數(shù)+1個象素) ±(0.1%讀數(shù)+1個象素) 量程范圍 5mv/div—100v/div 5mv/div—50v/div 量程準確度 ±(2%讀數(shù)+0.05*量程/格) ±(2%讀數(shù)+1個象素) 波形存儲 2個 10個 設置存儲 10個 10個 電池 鎳氫電池 鋰電池 工作時間 4小時 4-7小時 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 市場價格 28000元 7000元（預期）
