Korte geschiedenis van oscilloscoop

Oscilloscoop is een veelgebruikt elektronisch meetinstrument. Het kan onzichtbare elektrische signalen omzetten in zichtbare beelden, waardoor het voor mensen gemakkelijker wordt om de veranderende processen van verschillende elektrische verschijnselen te bestuderen.

Sommige mensen denken dat een multimeter genoeg is om alles aan te kunnen, dus waarom zou je tijd en moeite besteden aan het leren over oscilloscopen? Kortom: de tijden zijn veranderd. De complexiteit en werkfrequentie van moderne elektronische apparatuursystemen gaan verder dan waar zelfs een zwart-wit tv of radio in het verleden mee te vergelijken was. Het leren gebruiken van een oscilloscoop kan de onderhoudswerklast aanzienlijk verminderen en de werkefficiëntie verbeteren.

Bovendien beperkt de toepassing van oscilloscopen zich niet tot het gebied van de elektronica. Wanneer de juiste sensoren zijn geïnstalleerd, kunnen oscilloscopen verschillende verschijnselen meten. Zoals geluids-, mechanische druk-, druk-, licht- of warmtesensoren. Medisch personeel kan ook oscilloscopen gebruiken om hersengolven te meten. Daarom is een oscilloscoop een zeer veelzijdig elektronisch meetinstrument, en dat is zeker niet overdreven.

Laten we vandaag een algemeen overzicht geven van de ontwikkelingsgeschiedenis van de oscilloscoop.

I. Teken de golfvorm met de hand

De geschiedenis van de oscilloscoop gaat terug tot de jaren 1820. Na het koppelen van een galvanometer aan een mechanisch plotsysteem werden de golfvormen handmatig geregistreerd. Dit apparaat bestond uit een speciale commutator met enkel contact, geïnstalleerd op de roterende rotoras. De contactpunten konden rond de rotor bewegen volgens de precieze graadindicatorschaal, en de output verscheen op de galvanometer, die vervolgens handmatig door technici werd uitgezet. Omdat dit proces over duizenden golfcycli plaatsvond, kon het slechts zeer ruwe benaderingen van de golfvormen opleveren.

II. Automatische golfvormtekening door machines

De eerste automatische oscilloscoop gebruikte een galvanometer en een pen om golfvormdiagrammen vast te leggen op een continu bewegende papierrol. Vanwege de relatief hoge frequentie van de golfvormen vergeleken met de reactietijd van mechanische componenten, werden de golfvormen niet direct als afbeeldingen uitgezet, maar werden ze over een bepaalde tijdsperiode gecreëerd door het combineren van vele kleine segmenten van verschillende golfvormen. Het laadt de condensator automatisch op vanaf de 100e golfvorm en registreert deze, en elke volgende oplaadbeurt van de condensator begint vanaf een punt iets verder langs de golf. Dergelijke golfvormmetingen waren nog steeds het gemiddelde van honderden golfcycli, maar waren nauwkeuriger dan de voorheen met de hand getekende golfvormdiagrammen.

III. Gesimuleerde oscilloscoop

De analoge oscilloscoop is voornamelijk gebaseerd op de kathodestraalbuis (CRT). De elektronenbundel die hierdoor wordt uitgezonden, gaat door de horizontale en verticale biassystemen en treft de fluorescerende substantie op het scherm om de golfvorm weer te geven.

Kathodestraalbuis voor oscilloscopen:

1. Afbuigspanningselektrode

2. Elektronenkanon

3. Elektronenbundel

4. Focusspoel

5. Het scherm is bedekt met een fosforlaag.

In de jaren veertig vereiste de ontwikkeling van radar en televisie instrumenten voor golfvormobservatie met uitstekende prestaties. Tektronix ontwikkelde met succes een synchrone oscilloscoop met een bandbreedte van 10 MHz, die de basis vormde van moderne oscilloscopen.

Een scope met synchrone scanfunctie

Om de bandbreedte van een analoge oscilloscoop te vergroten, is het noodzakelijk om de prestaties van de oscilloscoopbuis, de verticale versterking en het horizontale scannen uitgebreid te verbeteren. Om de bandbreedte van een digitale oscilloscoop te verbeteren, hoeven alleen de prestaties van de A/D-converter aan de voorkant te worden verbeterd. Er zijn geen speciale vereisten voor de oscilloscoopbuis en het scancircuit. Bovendien kunnen digitale oscilloscopen volledig gebruik maken van de geheugen-, opslag- en verwerkingsmogelijkheden, evenals verschillende trigger- en pre-triggerfuncties. In de jaren tachtig domineerden digitale oscilloscopen de markt, en veel fabrikanten stopten met de productie van analoge oscilloscopen. Analoge oscilloscopen verdwenen geleidelijk uit het historische stadium.

IV. Digitale oscilloscoop

Digitale oscilloscopen zijn krachtige oscilloscopen die worden vervaardigd via een reeks technologieën zoals data-acquisitie, A/D-conversie en softwareprogrammering. Digitale oscilloscopen ondersteunen doorgaans menu's met meerdere niveaus, waardoor gebruikers verschillende opties en meerdere analysefuncties krijgen. Sommige oscilloscopen bieden ook opslagmogelijkheden, waardoor golfvormen kunnen worden opgeslagen en verwerkt.

Voor oscilloscopen met bandbreedtes binnen enkele honderden megahertz hebben de oscilloscopen van binnenlandse merken al kunnen concurreren met buitenlandse merken op het gebied van prestaties en hebben ze duidelijke kosten-prestatievoordelen.

Digitale oscilloscopen hebben de meeste basisfuncties van analoge oscilloscopen. Bijvoorbeeld de functie van het weergeven van golfvormen, de xY-werkmodus, de basistriggermethoden, enz. Ze omvatten ook functies zoals triggervertraging, de koppelingsmodus van het ingangssignaal, de afbuigingsaanpassing en de kalibratie van de uitgang van de signaalbron.

Digitale oscilloscopen hebben een aantal handigere functies toegevoegd vergeleken met analoge oscilloscopen. De meest voorkomende zijn onder meer automatische bereikselectie, automatische meting van verschillende parameters, opslag van golfvormen en instellingenstatus, interfacebus, weergave van gemiddelde curve-aanpassing (interpolatiemethode), hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfiltering van bandbreedte, triggerbedieningsmodus en triggerconditieselectie, en cursormeting, enz.

V. Aanraakoscilloscoop

In het huidige tijdperk ondergaat de mensheid een digitale revolutie. Opkomende technologieën zoals 5G, het internet der dingen, big data, cloud computing en kunstmatige intelligentie evolueren voortdurend. Ook de oscilloscoop beleeft een revolutie. De aanraakbedieningsmodus van smartphones is, vergeleken met de traditionele toetsaanslagen, efficiënter gebleken. Oscilloscoopfabrikanten overwegen ook om aanraaktechnologie toe te passen op oscilloscopen om de traditionele bedieningsmethoden met toetsen en knoppen te vervangen.

Het verouderde karakter van de originele technische uitrusting en de langzame verbetering van bestaande technologieën hebben ingenieurs veel kopzorgen bezorgd. De aanraakoscilloscoop heeft ingenieurs een geheel nieuwe gebruikservaring opgeleverd, waardoor hun oorspronkelijke werkefficiëntie aanzienlijk is verbeterd. Met deze nieuwe interactieve methode kunnen ingenieurs snel problemen in het gehele productontwerp identificeren en de testresultaten gebruiken voor analyse om problemen te ontdekken en op te lossen, zonder zich meer zorgen te hoeven maken over het bedienen van de oscilloscoop.