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智能微弱信号检测系统
发表于 2008-5-9 18:58:16

智能微弱信号检测系统

来源：国外电子元器件  作者：朱 瑞　

1 概述

    为了减少测量中手动操作锁相放大器的烦琐过程，开发了锁相放大器智能检测系统，该系统操作简单，可靠性高，界面友好，集信号产生、采集和处理于一身，可实现本地控制和远程控制，检测结束时可以在软件中直接输出物理量值。

2 硬件结构
    该系统主要由主控制板、锁相放大器、信号产生、信号采集、信号处理、键盘、计算机通信单元和图形显示几大部分组成，操作简单。具体如图1所示。

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    用图标形式显示锁相放大器调试时的各项参数，如相位的调节、灵敏度、时常数等，各参数对于不同的模块具有不同的功能，具体如下所示：
    (1)主控制单元
    实现智能检测系统和计算机的通讯；
    控制LCD对调试参数和步骤的显示；
    控制信号产生、产生信号的幅度和频率；
    控制信号采集，将采集到的数据保存到存储器中，用于信号处理单元对信号的处理；
    控制测试结果输出到LED和计算机；
    实现计算机和键盘控制间的切换。
    (2)图形显示模块
    显示通过计算机或键盘对锁相放大器调试时的步骤；
    显示产生信号的频率、幅度；
    显示采集信号时所选择的采集通道及当前的采样率。
    (3)DDS信号产生模块
    产生不同频率和幅度的正弦波信号；
    可以使用该信号作为参考信号或被测物体的激励信号；
    产生的信号频率和幅度可以任意设置；
    也可以将产生的信号直接送给放大器，做为系统自检信号。
    (4)信号采集模块
    采集锁相放大器输出的放大后的信号；
    将采集的数据保存到系统存储器中；
    采集信号的频率可以根据系统需要任意设置；
    对放大器单路输出或多路输出都可以选择采集。
    (5)开放式信号处理
    对采集模块采集后保存到存储器的数据进行处理；
    可以根据客户不同的使用环境写入不同的信号处理算法；
    将数据处理后的结果送给主控制模块，然后将结果输出到计算机。
    (6)键盘
    实现本地控制，控制放大器各项参数的调节及其信号的产生、采集和处理。
    (7)通信单元
    通过RS-232/485口实现计算机和测试仪的通信，完成对测试仪的控制和数据显示及其处理

3 软件结构
    锁相放大器软件可以在Win2000/XP下运行，界面友好，操作简单。可以实时的完成对锁相放大器各项参数的调节，将测试的物理量实时显示在界面并将最终结果保存到计算机中，方便用户的测试和记录。还可以将用户当前设置的参数保存成文件，在下次设置的时候直接调用该设置就可以将锁相放大器配置成和上次测试时同样的状态。
    系统软件的功能模块组成如图2所示。

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    通过软件中各功能模块的设置，完成对整个系统的调试，这些操作既可以在计算机上面完成，也可以通过键盘完成，整个操作过程中的每个步骤都可以在显示模块中显示出来。软件中每个模块的功能如下。
    (1)相位调节
    相位调节的步进量为1.4°；
    通过增加、减少按钮调节锁相放大器参考信号的相位；
    调节的当前相位值实时显示在参数设置窗口中；
    用户可以直接输入数值调节锁相放大器参考信号的相位。
    (2)参数设置
    对锁相放大器的时常数、灵敏度、TCSL和动态参数四个选项进行调节；
    时常数可以在1~7之间任意选择；
    灵敏度可以在l~7之间任意选择；
    TCSL可以在l~7之间任意选择；
    动态设置可以在0和1间进行选择。
    (3)信号采集
    对锁相放大器的输出通道进行选择；
    设置对该通道采集时的采样率；
    保存采集到的数据到计算机；
    对采集到的数据进行处理，将处理结果实时显示在界面上。
    (4)信号产生
    产生不同频率和幅度的正弦波；
    对产生信号的频率、幅度和偏置进行设置。
    (5)远程控制
    对放大器控制终端的选择；
    当选择远程控制时，可以通过计算机实现对锁相放大器的所有控制；
    选择本地控制时，可以通过键盘实现对锁相放大器的所有控制。
    (6)自动调节
    实现对锁相放大器相位的自动调节；
    实现对锁相放大器灵敏度的自动调节；
    实现对锁相放大器动态的自动调节；
    每一种自动调节方式只需要用鼠标点击该按钮即可，大大方便了对锁相放大器的调节。

4 操作指南
    在实际测量时，任何一个操作都应该谨慎、小心，系统操作和软件安装都应遵守该操作指南。具体操作步骤如下：
    1)将系统附带光盘中的软件安装到计算机中。将光盘放人CD-ROM中，打开光盘，点击“SETUP”图标，根据提示步骤安装软件。软件安装完成后在您计算机的桌面上会产生一个“微弱信号智能检测系统”快捷方式。
    2)用系统附件中的串口电缆将该系统和计算机通过串口连接起来。
    3)将参考信号和被测信号的电缆连接到参考输入端和被测信号输入端。
    4)将信号输出端连接示波器。以便观察锁相放大器的输出信号。
    5)打开示波器。
    6)根据系统提供的电源要求，将电源接入系统。
    7)打开系统后面的电源按钮。检测系统前面板上面的电源指示灯是否显示正常。
    8)当电源连接正常后，打开计算机桌面上面的软件，会看到对锁相放大器的所有设置和显示都在软件中。
    9)用软件对锁相放大器进行设置。

系统分类: 测试测量
用户分类: 信号检测
标签: 检测系统 通信
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基于GPRS通信方式的路灯监控器的设计
发表于 2008-5-9 18:53:17
基于GPRS通信方式的路灯监控器的设计
作者姓名： 裴景斌
作者单位： 哈尔滨九洲电气股份有限公司

摘  要： 本文描述了一种基于GPRS通信方式的路灯监控器设计。
关键词： GPRS；路灯监控

引言

    随着城市夜景照明设施的迅猛发展和人们生活品味的提高，对于城市的灯光设施建设提出了更高的要求。道路照明路灯，装饰彩灯、灯光喷泉、彩灯草坪、大厦射灯等各种各样的特色灯光构成了美丽的城市灯光夜景系统。但是，在这些美丽的灯光后面，我们的路灯管理部门担负着沉重的灯光设备维护管理工作。随着亮化工程脚步的进一步加快，这种沉重的负担已经成为困扰路灯管理部门的难题。

    为了解决这个难题，提出了开发路灯监控管理系统，用于管理城市照明，目的是利用现代计算机技术，通讯技术对日益快速发展的城市道路照明路灯实现自动化监控和智能化的科学管理，进一步提高道路照明质量，从而提高服务质量；进一步提高维护、检修效率，从而保证城市整体亮灯率和设备完好率；进一步降低能耗、减轻劳动强度，从而避免无畏的电能和人力物力的浪费。

路灯监控管理信息系统

    路灯监控管理信息系统是由通信服务器和若干路灯监控器组成，如图1所示。

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图1  路灯监控管理信息系统

    通信服务器通过局域网可以连接多个查询终端，通信服务器和若干路灯监控器采用ADSL与GPRS通讯方式。使用者可以在通信服务器上完成对整个城市内任一区域、任一路灯监控器的控制；可随时向路灯监控器发出查询指令，对各路灯监控器的运行状态、电流、电压、门开状态等数据进行查询。

路灯监控器硬件设计

路灯监控器在硬件电路设计上，根据其功能划分，由六部分组成(见图2)。

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图2 路灯监控器功能结构图

电路图如图3所示。

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图3 路灯监控器电路

时钟存储单元

时钟芯片选择了高精度实时时钟芯片－SD2000BPI 。该芯片具有内置晶振、I2C总线接口、定时中断输出 、高精度、免调校的特点。同时该时钟芯片内部含有EEPROM，用于存储开关灯时间表等信息：
每组开/关灯时间包括2个字节，每个字节由2位BCD码组成，由高到低分别为时、分。

每组报警时间包括4个字节，每个字节由2位BCD码组成，由高到低分别为年、月、日、时、分、秒。默认值为00H。

路灯监控器编号2个字节，可以表示00~65536数值。

路灯监控器的工作状态包括：报警状态(ZT0)、门开状态(ZT1)、手动/三遥状态(ZT2)、全夜灯状态(ZT3)、半夜灯状态(ZT4)、景观灯状态(ZT5)。用连续的7个字节表示。

监控器可以监测9路工作电流，利用二个存储单元的9个存储位，分别存储被监测的电流的监测状态。

电压电流采集

电压及电流采集部分采用山东力创的EDA9016模拟量测量模块，它可以采集12路电压输入信号，测量信号的输入范围0～10V，测量精度0.2级，其输出采用RS-485总线。

将欲监测的电压、电流通过电压互感器、电流互感器感应出0～10V的电压，输出给EDA9016的模拟量输入端，EDA9016通过RS-485总线与监控器的单片机连接，路灯监控器可以按照EDA9016的通讯协议，采集各路的电压及电流，通过通讯服务器的查询命令发送给客户端软件，实现路灯工作参数的自动监测，对电压欠压、电压过压、欠流、过流及时作出报警。

串口扩展

由于CPU采用PHILIPS的P89C51RD+芯片，该CPU只有一个串口，在本设计中用于同GPRS模块通信。而多功能表和EDA9033均采用RS-485接口，所以要利用CPU普通IO口模拟SPI接口与MAX3100通信，MAX3100的串口再和MAX485相连，从而产生EDA9033和多功能电表需要的RS-485接口。

GPRS模块

GPRS模快提供RS-232接口与外界通信，透明传输模式，应用十分方便。在本设计中采用一片MAX232芯片，通过CPU和GPRS模块进行通信。

控制执行单元

控制执行部分采用三级管驱动继电器，继电器控制交流接触器的办法。在三级管和CPU IO口之间采用光耦隔离，防止继电器吸合对系统产生的干扰。

其他设计

由于路灯监控器工作在无人职守的地方，为了路灯监控器的安全防盗，设计时在路灯监控器的门上，安装了磁控开关，当门开时开关断开，路灯监控器判断这个开关的状态，当门开时，路灯监控器路灯监控器先将报警类型、报警时间存储在路灯监控器的存储器内，然后通过GPRS无线通讯终端将门开信息发送给通讯服务器，通讯服务器在转发给客户端，以便及时通知检修人员对门开进行处理。

路灯监控器软件设计

本系统软件采用keil C作为开发工具。除CPU程序外，还要开发一个对时钟芯片进行时间预置的程序，以便于批量生产。

路灯监控器的工作流程如下：首先进入上电初始化程序，对路灯监控器的状态进行初始化，包括全夜灯、半夜灯状态、手动三遥状态、报警状态等变量进行初始化。然后初始化MAX3100和时钟芯片，读取设备的编号，初始化串口，读取当前的电压电流，然后进入主循环程序。

系统采用中断方式接收GPRS串口数据，根据通信协议规定的数据格式判断接收的数据是否正确，并能在规定的时间内接收不到数据后自动返回主程序，串口中断子程序为：
 while ((RI==0)&&(xj<5000))
 { Wdi=~Wdi; xj++; }
 if((xj>=5000)||(SBUF!=Device_Codeh))
 { RI="0";return; }     //B1!=Device_Codel
　　else
　　{ xj="0"; RI="0"; }

一帧数据接收完毕后，给串口中断标志置位，然后在主程序中判断传口中断标志，如果该标志被置位，则开始判断控制位，并进入相应的子程序，如设置开关灯时间，查询工作参数，查询工作状态，实时开灯，实时关灯等，在执行完相应的子程序后将中断标志复位。

控制位判断程序为：
if (sflag)
  {
    IE="0x00";
    switch (Gprs_Data[0])
    {
     case 0x01:  /*实时开灯*/
          { res1(); }break;
 case 0x02:
          { res2();}break;
 。。。
    case 0x0c:
          { resc(); }break;
    default:  {erro_report();} break;
    }
　　sflag=0;
   }

在主循环中同时执行自动开关灯的处理和门开报警的判断。

为了实现路灯监控器与通讯服务器的可靠通讯，制定合理的通讯协议，具有非常重要的意义。在制定协议时，充分考虑协议的格式，使之规范化，使之具有良好的扩展性，规定好协议的起始标志、设备的编号、设备类型、控制码、控制类型、数据长度、数据域、结束标志及如何进行校验等，达到预期的功能，又最精简。

现举例如下：
实时开灯帧(C = 01H)
功能：通信服务器请求路灯监控器立即开灯。
帧格式：
F (回应标志)：默认值；
C (控制码)：  01H；
CT (控制类型)：    01H表示全夜灯负载，        02H表示半夜灯负载，03H表示景观灯负载，        04H表示全夜灯和半夜灯负载，05H全夜灯和景观灯负载，    06H半夜灯和景观灯负载，
FFH表示所有路灯负载；
I   (后续帧标志)：默认值；
L (数据长度)：  L="00H"；
D   (数据域)：     无数据域；

结语

本系统采用51单片机作为主CPU，成本低，实时性高，已经完成样机试制，通过相关测试，并投入小批量生产。本产品已经应用于城市路灯监控系统，运行稳定，取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献：


1.马忠梅，单片机C语言Windows环境编程宝典，北京航空航天大学出版社，2004年4月
2. 张毅刚，新编MCS-51单片机应用设计，哈尔滨工业大学出版社，2004年11月


出处：电子产品世界 

系统分类: 测试测量
用户分类: 通信测试
标签: GPRS 路灯监控器计
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新型智能交通车载信息采集系统研究
发表于 2008-5-9 18:49:44
新型智能交通车载信息采集系统研究
摘自中国测控网 
获得实时可靠的交通信息一直是智能交通系统发展的瓶颈问题，建立智能交通车载信息采集系统，可以为智能交通系统中驾驶行为特性的研究、交通数据采集、现场测试等提供良好的辅助测试、验证平台。

还可以为我国智能交通系统多功能实验车的建设和发展提供强有力的技术支持。本文介绍的就是基于虚拟仪器技术的智能交通车载信息采集系统的设计和研究。

智能交通车载信息采集平台主要是采用卫星定位技术、传感器技术和数据采集技术，建立智能交通系统相关技术开发、研究和实验所必需的环境，为智能交通系统中驾驶行为特性研究、交通数据采集和现场测试提供良好的辅助测试和验证平台。其主要功能为：实时同步采集各种车载传感器数据，并按照一定格式保存这些记录；采用多种多传感器信息融合算法对各个传感器数据进行离线处理，从而验证各种多传感器信息融合算法，并比较各个算法的优劣；用多传感器信息融合算法处理后的结果可以用来改善定位系统的精度，提高系统可靠性，通过对速度和加速度等信息的采集和处理，可以对驾驶员的驾驶行为进行分析，研究其驾驶行为特性。

本设计的智能交通车载信息采集平台的硬件主要包括各种车载传感器、I/O接口设备和车载计算机三个部分。平台的软件使用LabView，它是NI公司利用虚拟仪器技术开发的32位面向计算机测控领域虚拟仪器的软件开发平台，可以在多操作系统下运行。整个数据采集平台的软件设计采用了模块化、结构化的设计思想，其中又包括了许多功能模块。实时控制部分模块包括I/O接口设备初始化模块、数据采集模块、数据显示模块、数据存储模块和移动检测模块、数据读取模块和多传感器信息融合模块。

系统硬件的设计

本系统硬件由GPS OEM板、MicroGyro100双轴陀螺仪、ADXL202EA双轴加速计、SCC信号调理模块、数据采集卡DAQPad-6015和计算机等组成。

GPS ITrax02直接连接到PC的串口，ADXL202EA、MicroGyro100经SCC信号调理后，利用DAQpad-6015进行数据采集。系统结构框图如1所示。



图1系统结构框图

GPS供电电压范围是3.4～6V，ADXL202EA供电电压范围是3～     5.25V，陀螺仪供电电压范围是2.2～ 5.5V，因此，统一选取输出5V的电源作为供电电源。GPS ITrax02输出的数据通过RS232输入计算机完成时间和位置信息的提取，加速度计与陀螺仪信号通过信号调理电路SCC完成放大与隔离，再利用DAQpad-6015完成A/D转换输入计算机，从而计算出车辆的加速度、速度、位置和姿态角等信息。

加速度计是惯性测量单元中一个关键性元件，它是用来测量运动车辆相对惯性坐标系运动的。加速度在载体坐标系的分量经过捷联矩阵变换到沿地理坐标系的分量，再经过一次积分和二次积分就可以分别得到运载体的速度和位置。随着惯性技术发展的需求，加速度计也不断发展完善。

ADI公司的ADXL202EA属于微机械加速度计，以集成电路工艺和微加工工艺为基础，其体积小、重量轻、功耗小、成本低、易集成且过载能力强。

尽管中、低精度陀螺不能满足惯性测量系统的要求，但可以同全球卫星定位系统组合成造价低廉的微型组合导航系统，这是一个发展方向。在这样的组合导航系统中，陀螺仪和GPS相互取长补短，组合导航系统的长期精度由误差不随时间积累的GPS来保证，当短时间失去GPS信号时，由微惯性元件提供运动的动态参数和状态信息，而GPS正常工作时微惯性元件利用GPS信息进行校正，以提高精度，因此本系统采用微机械陀螺仪作为车载传感器。

NI公司的SCC模块是针对基于PC的测量和自动化系统所使用的高度模块化、低成本的信号调理系统。SCC提供了一个紧凑、便携式的系统，以便进行单/双通道信号调理和连接。

本系统选用的数据采集卡DAQPad-6015是16位精度的NI USB多功能DAQ产品，单通道采样率高达200kS/s，该器件还具有内置的螺纹终端连接，不必额外购置线缆和接线块。

系统软件设计

本系统的软件设计主要包括GPS信息获取模块的软件设计和惯性传感器的数据采集与处理模块的软件设计。

通常GPS定位信息接收系统主要由GPS接收天线、变频器、信号通道、微处理器、存储器以及电源等部分组成。由于GPS定位信息内容较少，因此多用RS-232串口将定位信息（NEMA0183语句）从GPS接收机传送到计算机中进行信息提取处理。GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中，从串口接收数据并将其放置于缓存。在没有进一步处理之前，缓存中是一长串字节流，这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的，因此，必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来，将其转化成有实际意义的、可供高层决策使用的定位信息数据。同其他通信协议类似，根据帧结构利用LabView完成对RS232串口读入的GPS定位信息的提取。

串口信息读取的程序流程图如图2所示。串口初始化完成串口参数设置，包括串口号、数据位、停止位、奇偶校验位、数据流量控制和波特率等。根据串口缓冲区中的字符数来判断信号是否到达串口，即硬件电路是否正常。如果正常，则读串口数据。


图2 串口信息读取的流程图

惯性测量单元通过数据采集卡采集的数据进入计算机的程序流程图如图3所示，首先从数据采集卡读入惯性测量单元采集的数据，进行初始对准、解算捷联矩阵初值，然后进行捷联矩阵更新，得到地理坐标系相对于惯性坐标系的旋转角度，考虑到陀螺的角速度输出，就可以计算出载体坐标系和地理坐标系之间的方向余弦矩阵。通过这个方向余弦矩阵的分解，便可以将加速度计的输出变为载体沿地理坐标系的加速度分量。然后，利用加速度的一般表达式，对有害加速度进行补偿，就得到载体沿地面的运动加速度；将其积分，就得到南北向、东西向的地速分量Va、Ve。有了地速分量，经过相应的变换，就得到经纬度的变化率；再对其积分，最终就得到载体瞬时位置的经度和纬度。再利用姿态矩阵的元素，提取姿态和方向信息。



图3 惯性测量单元软件流程图

结束语

智能交通车载信息采集系统的实现，大大加快了智能交通系统相关技术的研究和开发，改善交通秩序、缓解交通拥挤，获得实时可靠的交通信息。将虚拟仪器技术应用于智能交通车载信息采集系统，不仅可以满足目前智能交通中多传感器信息的采集和融合的要求，最重要的是可以灵活的根据技术发展的需要进行功能扩展。所以，对于发展迅速的智能交通技术来说，这种基于虚拟仪器技术的信息采集系统具有十分现实的意义。
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数字示波器竞争激烈 以技术产品渠道制胜
发表于 2008-5-9 18:45:32

数字示波器竞争激烈 以技术产品渠道制胜

摘自中国电子报

计算机、通信以及消费类电子产业的快速发展成为示波器发展的不竭动力；厂商不断从技术上对示波器进行改进更使其发展日新月异。

数字示波器自它诞生的第一天起，就引起了厂商和用户的高度关注，除了能将波形存储下来供计算机分析等优点外，其在波形捕获率指标上也不断改进从而缩小和模拟示波器的差距，该市场也是竞争最为激烈的示波器市场。

三大市场推动示波器前行

数字示波器市场主要由三大生产厂家主导，安捷伦科技、泰克、力科，国内厂家则以普源精仪为主。市场调研公司PrimeData2007年9月提供的数据显示，示波器的市场5年来一直在增长，但三大示波器厂家在分这块蛋糕的时候表现各有不同。安捷伦是自2002年以来连续5年成长最快的公司，每一年都保持15%～20%的速度增长，泰克于2005年业绩出现负增长，力科则连续两年出现负增长。那么是什么推动着示波器市场的成长，各个厂家这些年来又是如何斗法的呢？

过去5年，示波器技术发展的市场动力主要仍来自计算机、通信以及消费类电子产业。在这5年中，市场上有两种总线和接口得到了空前的发展和普及，即通用串行接口USB2.0和以太网，今天，这两个名词已经不再是工程师的专有术语，即使不是家喻户晓，也是非常普及。电子企业很少有不用网络设备的，USB不仅出现在手机、PDA（掌上电脑）、数码相机中，甚至连热咖啡的机器都使用它，虽然我们不能说每一台电脑和手机都配备USB，但不配备USB的电脑和手机在今天的市场中已经很难见到了。

无论是USB还是以太网，都有国际标准组织制定测试标准。以USB为例，要在产品中打上USB官方标记，产品必须经过USB一致性测试认证，而示波器是完成这一测试认证的主要仪器。所以可以说，USB技术对示波器市场的推动功不可没。当然，也可以说，示波器对USB技术的普及功不可没。对于一些规模较小的厂家，可能没有足够的经费来购买整套测试认证测试设备，可求助于USB2.0测试认证实验室，目前中国大陆、香港、台湾共有三家被国际组织授权的测试认证中心，分别是台湾的百佳泰、台湾的SGS、香港的标准认证测试中心(HKSTC)。其中百佳泰使用安捷伦和泰克的示波器，SGS和HKSTC则只使用安捷伦的示波器进行认证测试。

除了USB和以太网技术推动着示波器技术的发展外，在消费类电子领域一个主要的变化是模拟视频向数字视频的发展，在这个过程中产生了主要用于电脑产品的DVI（数字视频接口）标准和主要用于消费类电子产品的HDMI(高清晰多媒体接口)标准。近年来，DisplayPort(显示口)标准发展势头在PC领域似乎要超越HDMI。HDMI是由SiliconImage、索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊和东芝这7家公司组成的联盟，共同商议HDMI标准的制定和实施，其中包括授权成立HDMI认证测试室。在HDMI认证实验室中，泰克、安捷伦的示波器及解决方案随处可见。

应对激烈竞争厂商各有高招

前面说过，数字示波器的市场竞争非常激烈，而竞争最有效的武器往往是新技术和新产品，公司的核心竞争力除了这些新产品，还有核心技术和销售渠道等。

就数字示波器技术而言，一直有两个名词和核心技术有关系，安捷伦公司的MegaZoom（快响应深存储技术），泰克公司的DPO（数字荧光示波器），前者是用来优化深存储示波器的，后者是优化示波器在浅存储(<1M点)下的操作的。DPO技术刚刚推出时，数字示波器的存储深度指标并未引起示波器厂家和用户的关注，因此DPO技术优化示波器在浅存储下的操作得到很多工程师的青睐，也因此诞生了一个衡量数字示波器捕获偶发信号能力的专有名词“波形捕获率”；安捷伦公司为求差异化，在1996年推出54600系列示波器的时候有两个与众不同的特点，一个是推出MegaZoom，即快响应深存储技术，另一个是混合信号示波器，在普通的示波器基础上追加16个逻辑通道，这两个技术一直到今天仍然领先业界。

另外，波形捕获率对应两种情况，一个是让示波器连续捕获波形，另一个是分段存储(将示波器的存储深度分成很多段，每一次只存满其中一段并记录对应的时间)。三个示波器厂家都在高端支持分段存储。

泰克DPO技术用在基于Windows平台的示波器，如DPO/DSA70000上，其波形捕获率指标最高达每秒30万次，用在非windows平台的示波器上则要差很多倍;安捷伦的MegaZoom技术用在非windows平台的示波器上，其波形捕获率指标最高达10万次每秒，用在最新的windows平台DSO/DSA90000系列示波器上，结合分段存储功能，其指标达40万次每秒，这也是十多年以后，安捷伦第一次在该指标上领先。随着DSO/DSA90000的推出，安捷伦也建立了在示波器的存储深度的领导地位，每通道1G，当年安捷伦推出54830系列示波器，曾经以128M存储深度领先，但很快被泰克的新产品7000系列示波器在这一指标上超过。

每个公司都有自己公开和不公开宣传的核心技术，安捷伦在高端示波器领域有自己的想法，公司更看重高端示波器和新技术在芯片研发，而不是功能和软件方面，因为软件和功能很容易被竞争对手复制。对于高端示波器，安捷伦认为它的核心技术是一段十余厘米长的电路，其中包括一个前置放大器芯片和一个ADC（模数转换器），其ADC放大器芯片一个20G采样率的单芯片(芯片内部用了80个小ADC)，自2002年用在54855A示波器上以来，至今仍然没有被任何公司超越，而前置放大器则是用射频微波设计理念做出来的，该射频微波技术同样用在差分高端探头上。一直到今天，在模数转换器上，泰克的新产品DPO/DSA70000系列是6.25G，一个模块里面封装两个芯片进去是12.5G，要达到更高的采样率必须用两个或多个ADC拼接，拼接就需要额外的连线，而在高速电路设计中，连线和连接头越少往往意味着信号完整性越好。安捷伦声称他们示波器自身本地噪声是全球最好的，完全得益于其集成度更高的ADC设计和射频微波技术的积累。但是大家也可以看到，泰克的ADC已从5G改进到6.25G(用在示波器时，将两个6.25G封装到一个模块中)，这是一个你追我赶的过程，厂家之间的竞争，最后获益的是用户。

高速串行总线成为发展趋势

示波器的发展通常受两个因素的制约，一个是行业的需求，另一个是竞争对手们的竞赛。

从市场本身来看，现在的电子产品体积越来越小，里面所用的芯片集成度越来越高，串行信号的使用越来越普及，其信号速度也会越来越快，同时为了定制功能的方便，FPGA(现场可编程阵列）也会越来越普及。

对于低速串行信号，他们往往被集成到一个单片机或一个FPGA中，也就说，同时也会存在多个控制信号或其他逻辑信号，这会让MSO（混合信号示波器）的普及程度提高。

高速串行总线，USB2.0还没有渡过其高峰期，USB3.0已经呼之欲出。USB3.0速度有更大的提升，这会让高端示波器，尤其是12GHz带宽的示波器销售量大增，只是USB3.0刚刚起步，到全面流行，恐怕至少需要3年的时间。另一方面，无线技术一直在试图替代有线技术，无线USB技术、无线HDMI虽然没有大量商业化，都已经有样品出现，这就要求示波器厂家能够支持无线信号。 

系统分类: 虚拟仪器
用户分类: 资料收集
标签: 数字示波器
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"十一五"电子测试测量技术与市场分析
发表于 2008-5-9 18:43:49
"十一五"电子测试测量技术与市场分析
本文摘自《电子产品世界》

我国仪器仪表工业的现状、问题及原因

1 绝对总产值低。不仅是绝对量小，在经济总量中的比例也很薄弱。现有仪器仪表工业的产值仅为国民经济总值的0.7% ,比美国的4%低了很多。但我国对仪器仪表的需求量的三分之一由进口产品满足。

2 一些大型仪器仪表企业面临产品老化、技术人员流失的严峻局面，日益萎缩。

3 民营企业发展势头较好，但主要生产量大面广的低档次产品。技术含量较高的产品也有一些，但多半不掌握核心技术。民营企业的不规范经营问题也常有反映。

4 合资或外资企业的竞争优势明显，市场份额日益扩大。

5 一些高精尖的产品，特别是与国防有关的仪器仪表面临国外的限制和禁运。

6 成套设备引进时，我国的仪器仪表产品很难得到份额。

根据我国国民经济发展的迫切需要和我国的实际现状，"十一五"将加快发展我国的仪器仪表工业。这一点在信息产业部"十一五"规划专家会议上已达成共识。

电子测量仪器是信息产业的重要组成部分。测试是电子信息产品设计、制造过程中的关键环节，是检测电子信息产品性能、质量与安全的必要手段。过去一段时间内对这一点的认识不够。在"十一五"中将给予进一步重视。

电子测量仪器产业的特点是小批量多品种，尽管仪器行业的产值在国民经济总产值中的比重并不算大，但是它在信息化社会中对经济发展的"杠杆"和"倍增"作用却十分巨大。它的发展在相当大的程度上代表着一个国家的科技水平、综合国力和国际竞争力。

电子信息测量仪器的4个分技术领域

一、元器件和电路板测量仪

电子元件是信息产业用量最大的最基础的零件，具有极重要地位。元件主要包括R、L、C、磁元件、电缆及连接件、光缆及连接件、电路板连接件、元器件连接件等。

1.元件测量仪器涉及的主要产品

生产型元件测试仪，主要用于整机生产单位、研究单位、教学单位等的实验室中，以保障使用元件的质量，主要包括自动RLC测试仪、磁元件自动测试仪等。实验型元件测试仪，主要用于整机生产单位、研究单位、教学单位等的实验室中，以保障所用元件的质量，主要包括LCZ测试仪、低频阻抗分析仪、矢量阻抗分析仪、全数字LCR测量仪、数字电容计、毫欧表、兆欧表、Q表、阻抗电桥、电容电桥等。维修型元件测量仪，主要用于现场维修检测，主要包括手持式RLC测试仪等。

亮点及机遇

当前，国外高频插接件价格昂贵，但其涉及的技术主要是标准及机械精密加工。我国过去片面强调采用公制，走了一些弯路。现在已经选择了更为正确的发展道路，取得了相当好的成绩。今后可以在此方面加大发展力度。元件器件和电路板测量仪器分技术领域涉及的主要技术包括计算机辅助的自动测试技术、元件参数的测量方法及算法、基础仪表模块技术、ASIC设计技术、显示技术等。

2.器件测量仪器涉及的产品

庞大的电子器件家族需要各种不同的测试仪器来保证其生产和应用。主要的器件测试仪器包括：晶体管特性图示仪、晶体管自动测试系统、数字集成电路测试系统（含存储器测试系统）、模拟集成电路测试系统、数模混合信号测试系统、集成电路验证测试系统、集成电路失效分析测量仪器、IC卡测试系统、继电器自动测试系统、光电转换器测试系统、电子显示器自动测试系统等。

器件测量仪器涉及的主要技术

涉及的主要硬件技术包括计算机控制技术、总线技术、数字测试模块技术、扫描测试模块技术、测量仪器模块技术等。涉及的方法主要包括数字电路故障模拟、逻辑模拟、测试生成（包括SCAN、IDDQ）、各种参数测量方法及DSP处理算法、EDA/ATE之间数据格式转换、测试程序开发、DUT与测试仪之间高质量的互连适配等。 涉及的软件技术主要包括测试控制及开发环境、数据采集分析及图形显示、测试系统维护软件、测试系统仿真软件等。

3.电路板测试仪涉及的主要产品

由于电路板上要装焊大量的电子元器件，其功能非常复杂。为了保证电路的质量，必须对在线工艺进行检测，必须对功能进行检测。电路板测试仪涉及主要产品包括：电路板功能测试仪、针床式电路板测试仪、集成电路在线测试仪、AOI自动测试仪、AXI自动测试仪等。

电路板测试仪涉及的主要技术

电路板测试仪涉及的主要技术包括：弹簧针和针床技术、过驱动技术、与数模混合信号电路测试系统相同的电路板动态功能测试技术和故障自动诊断技术、x-ray产生和聚焦、CCD成像技术、图像生成和处理软件、光学检测的设计规则检查和图像识别等。

二、数字电视测量仪器技术领域涉及的主要产品及技术

我国是世界上最大的电视消费国，为推进我国电视数字化进程，加快建立数字电视技术新体系，国家广电总局在制定《我国有线电视向数字化过渡时间表》中明确指出：到2015年淘汰模拟电视。而我国目前的数字电视体制标准还没有完善，研究制定拥有我国自主知识产权的数字电视系统标准是当前最为关键的一项任务。在制定数字电视体制标准的过程中，一项重要的工作就是对各种系统技术方案和标准进行全面科学审慎的测试。发展数字电视广播产业也要求各相关制造业具有新的检测手段和与之相适应的仪器设备。因此，发展数字电视测量仪器不仅是正确建立我国数字电视体制标准的保证、是保护自主知识产权的必备技术手段、是高质量的数字电视广播节目和附加业务的技术保障，同时也是促进我国数字电视产业发展的基本需要。

数字电视测试的主要对象是各种扫描格式的演播室系统和设备，各种信源编解码系统和设备，复用/解复用设备，数字加扰/解扰系统，卫星、有线、地面的数字广播系统和设备，及其他各种专业音视频、射频等设备。

数字电视测量仪器主要包括:

数字电视视频信号源

音/视频测试仪器

数字电视射频测试仪器

波形和图像质量测试仪器

MPEG测试仪器

网络传输和安全监测仪器

三、通信与网络测量仪器技术领域涉及的主要产品及技术

通信与网络测量仪器是对通信终端设备和通信网络设备的科研、生产、试验和运营管理全寿命周期的各种定量、定性参数进行分析评定的手段和方法的总称，涉及语音、报文、数据、图像信息的采集、信元和信道编码与调制、传输媒质、解调与解码、信息分析与处理、信令与协议等设备和产品的测试与分析评价问题 。

通信与网络测量仪器技术领域涉及的主要产品

1.光纤通信测量仪器

2.无线通信测量仪器

3.数字/数据传输测量仪器

4.通信和计算机网络测量仪器

5.综合测试与自动测试系统

亮点及机遇

尽管在高档通信仪器方面我国产品与国外尚有较大差距，但在用于现场测试与维修的成套仪器方面，我们已做出了较好的成绩。事实上国外在这一方面尚未开发，因此加大用于现场测试与维修的成套仪器的发展力度也是我们的机遇。

通信与网络测量仪器技术领域涉及的主要技术

1.数据采集与信息获取技术

2.数据压缩与数字编码技术

3.数字调制与数字解调分析技术

4.数字传输与误码抖动测试技术

5.信令传输与分析技术

6.网络协议与规程分析技术

7.射频信号测试与分析

8.高速光电变换技术

9.多功能综合测试技术

10.模块化自动测试系统综合集成技术

四、通用电子信息测量仪器技术及产品

1.信号源

信号源包含函数发生器、射频信号源、微波信号源以及矢量信号源。信号源作为通用电子测量仪器，其应用广泛，像频谱分析仪、网络分析仪的内部都要用到信号源技术。信号源的生产商主要是美国Agilent、德国R/S和日本Anritsu公司。目前合成信号源的频率范围已达到67GHz。 矢量信号源的调制技术也是当前的一项主要发展方向，由于数字通信技术的需求，各种数字调制技术得到了应用，特别是窄脉冲调制技术在国防等领域有重要的应用。

2.示波器

示波器包含模拟示波器、数字示波器、取样示波器以及带有特殊测量功能的示波器。示波器作为通用的测量设备，应用非常广泛。示波器的主要生产厂商是美国TEK公司、美国Agilent公司和美国LeCory公司。目前模拟示波器已成为过时技术，由于数字示波器在功能上、经济上和频带宽度都是模拟示波器难以比拟的，因此数字示波器已完全取代模拟示波器，并且数字示波器的发展正方兴未艾，数字示波器已有大于10GHz的产品，数字取样示波器的频带宽度已达到80GHz。

3.频谱分析仪

频谱分析仪作为射频和微波的频域分析仪器有着广泛的应用，频谱分析仪的生产商主要是美国Agilent、德国R/S和日本Anritsu公司。频谱分析仪的发展向着更高频率方向发展，目前市场上已有40GHz的频谱分析仪，同时提高频谱分析仪的信噪比，扩展动态测量量程和提高小信号测量的准确度也是频谱分析仪的一个发展方向。

4.网络分析仪

网络分析仪包括标量网络分析仪和矢量网络分析仪，作为测量多端口器件最有力的测量仪器，网络分析仪在计量、科研、通信器件生产厂有着广泛的应用。目前网络分析仪测量频率已达到100GHz以上，动态范围大于100dB。

5.其他仪器

上述四类仪器都是量大面广的电子测量仪器，有着巨大的市场，国内每年引进的数量巨大，同时这类仪器水平标志着电子测量仪器研发水平。

除此之外，近年来移动通信测试仪器发展迅速，手机生产厂大量使用矢量信号源以及数字调制信号分析仪，通信类测试仪器具有广阔的市场。

通用电子信息测量仪器发展重点

1.高端仪器

高端仪器代表了一个国家的信息产业的技术水平，也关系到国家安全及高科技的持续发展，像低相位噪声、频率大于40GHz，并带有多种调制技术的微波合成信号源；高灵敏度、低噪声频谱分析仪，接收机，网络分析仪等都是科研、国防所必需的设备。这类高端仪器的研究一方面能够提高国产仪器的研发水平，另一方面也为今后的发展打下坚实的技术基础，因此高端仪器的技术研究要坚持加大研发力度，以保障仪器产业的健康、持续发展。

2.通用仪器

"十五"期间，国产的通用仪器，已具有一定的基础，并且产品系列也已初具规模，但是仪器的质量和可靠工作性能还没有达到国外仪器的水平，信誉不高，影响了市场占有率。针对这一问题，应研究问题的所在，继续在提高可靠性方面做文章，争取在"十一五"期间将现有仪器的指标及可靠性上一个档次，提高市场的占有率。

3.市场急需的仪器

像数字示波器这类对于量大面广、市场又急需的仪器，应加大研究力度，加大资金投入，及时、迅速地占领市场。

测试测量行业的未来

我国的电子测量仪器产业基础薄弱，电子测量仪器业的发展与设计业、制造业的发展相比严重滞后，制约着我国信息产业的快速发展，成为急需倾国家之力重点突破的瓶颈。对于这一点，各方面已形成共识。因此，"十一五"期间我国的电子测量仪器产业的发展将面临很好的机遇。

 
　
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新型波形监测仪（泰克）
发表于 2008-5-9 17:33:48

新型波形监测仪（泰克）

摘自21IC中国电子网  作者：佚名

泰克公司宣布，为其WFM和WVR系列波形监测仪提供重大升级：WFM7020和WFM7120波形监测仪支持3Gb/s SDI单链路串行数字接口（SDI）。该功能包括两个新的选件，即WFM7020和WFM7120的监视选件（3G）和WFM7120的抖动测量选件（JIT）。有了对3Gb/s SDI的支持，就可以监视1080P 50/59.94/60 HD视频，泰克波形监测仪凭借其See and SolveTM用户界面，能够在数字视频环境中的每一关键监测点提供最精确的、高度可靠的、应用最广泛的、最得心应手的工具。

3Gb/s SDI提供了符合SMPTE 424M和425M标准的高带宽1080P（也称为全HD）信号的传输手段。无论是WFM7020还是WFM7120波形监测仪，均支持1080P 50/59.94/60 Level A和Level B格式。WFM7120利用其新增的抖动测量选件还提供了评测单链路3Gb/s接口物理层性能的解决方案。该选件也提供了在波形监测仪中快速验证3Gb/s信号存在与否和连续性的基本测试平台。

许多新增特性和功能还可以用在所有的泰克公司波形监测仪（WFM）和（WVR）系列上。这样，工程师就能够更有效地验证视频、音频和附属数据内容，诊断信号质量和物理层信号质量问题，并可保存数据以便日后随时分析或整理成文档。例如，新型的监测仪将支持2K XYZ彩色格式，用户使用它就能够更有效地诊断格式转换过程中所引入的故障，以确保正确的信号电平和色度。

这些新增功能还包括PHY选件的自动上溢／下溢测量和获奖的音频／视频延迟测量功能。新增功能还有杜比E音频／视频定时和同时测量，提供VANC杜比元数据显示。所有的音频选件将按照ITU-R BS1770标准支持音频响度和峰值测量。所有的新型WFM和WVR ××20仪器均支持宽屏信令（WSS）、视频索引（Video Index）、图文电视、EIA608/708隐藏字幕和有效格式描述（Active Format Description, AFD）数据的解码，总之，新型的WFM和WVR平台增加了十多项新的功能。

3Gb/s SDI的选件3G和JIT和其它选件现在均可提供。用户可与泰克公司的销售代表或经销商联系以了解更详细的信息。现有选件的当前用户可下载固件刷新以增加新功能，这些都是免费的。

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