基本信息
- 项目名称：
- 500MSPS手持式示波表
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 500MSPS手持式示波表是集数字存储示波器（DSO）、数字万用表（DMM）功能为一体手持式仪器，可以自动对信号进行幅值域及时域的测量，也可以用光标对波形进行测量分析，同时可以通过菜单选择来实现对电阻、通断以及二极管的测量。示波表为双通道，最高采样率500MSPS,模拟带宽为100MHz,单通道存储深度为7.5k，简单的自动设置量程和时基功能代替了复杂烦琐的触发设置和参数设置。极小的体积和重量增强了它的可移动性，非常适合现场测量。波形分析可以在现场进行，也可以把波形或设置存储起来以后分析或传输至计算机。作品采用并行采样、低功耗动态管理等技术，极大地降低了成本，提高了整机性能，代表了国内的最高水平，具有广阔的市场前景。
- 详细介绍：
- 手持式示波表是近年出现的一种新型的检测仪表，其主要功能覆盖数字存储示波器（DSO）和数字万用表（DMM），可以满足机动现场维护、后勤保障、工业生产以及教育系统等领域移动测试的需求。与台式的数字存储示波器相比，手持式示波表具有轻巧、便携、低功耗的特性，可以满足现场苛刻环境下的精确测量。 国内市场上常见的手持示波表的国外品牌有Fluke、TektrOnix、Metrix、Vellemail、Svmmit、Metex等，其中美国福禄克(Fluke)作为手持示波表测量领域的行业龙头，形成了强大的品牌效力，占有大部分市场份额。F120系列是福禄克(Fluke)公司销售量很大的产品，分F123和F124两款，带宽分别为20MHz和40MHz。国内生产的示波表，都还没有达到较高的采样率和带宽，性能较好的示波表又往往成本太高，不易实现产业化。 然而从国内的市场调查来看，国内近几年对手持示波表的需求量每年可达上万台。从行业需求上，20MHz左右带宽的产品是目前市场的主流。面对这样的行业需求，国内示波表生产企业把产品性能设定在20MHz带宽、100MSPS采样率。采用双通道数据采集，一般是单色LCD显示。 面对这样的情况，为了打破国外企业在技术上的垄断，在电子测试仪器市场上与国外品牌争夺一席之地，促进民族技术的发展，树立民族品牌，提供合乎市场需求的产品，于是发明了该作品。 本系统采用FPGA＋DSP的总体架构，充分利用FPGA的逻辑可编程性和DSP强大的数据处理能力，完成数据采集系统数字部分的主要功能。系统根据功能不同设计划分为模拟通道、数据采集系统、处理器及存储系统、液晶显示系统、键盘控制电路，万用表模块，USB接口，电源模块。 系统根据功能不同设计划分为模拟通道、数据采集系统、处理器及存储系统、液晶显示系统、键盘控制电路，万用表模块，USB接口，电源模块。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 现阶段国内示波表发展水平与国外有很大的差距，为了打破国外企业在示波表行业的垄断，生产出更符合现阶段国内市场需求的产品，因此开发了本作品。 本作品的特点是高采样率、高带宽、低功耗、低成本，设计上主要突破了以下三个技术关键： 1、并行采样，通过低速ADC实现500MSPS高采样率； 通常一片500MSPS、8bit的高速ADC功耗非常大（>=1W）,而且成本高，限制了在手持设备中的使用，本设计中采样多片相对低速的ADC，通过交替采样的方式，实现了500MSPS高采样率。 2、对高速ADC功耗实现实时动态管理；细致分析了系统“有效采集”时间，设计实现了一ADC动态功耗管理模块，使ADC只在“有效采集”时间才工作，其余时间处于休眠状态，非常有效的降低了系统功耗。 3、根据示波表的不同工作状态，设计了合理的功耗管理策略；根据不同示波表工作状态，对各个模块进行动态的供电管理，有效的利用电池资源。 通过上述功耗管理策略，极大的提高了系统连续工作时间，最大工作时间是同类产品的1.7倍。 500MSPS手持式示波表主要指标如下： 模拟带宽：100MHz 实时采样率：500MSPS 存储深度：每通道7.5K采样点 显示分辨率：320水平×RGB×240垂直像素 功耗：4.5W～7.2W 待机时间：4～7小时
科学性、先进性
- 500MSPS手持式示波表是集数字存储示波器（DSO）、数字万用表（DMM）功能为一体手持式仪器，可以自动对信号进行幅值域及时域的测量，也可以用光标对波形进行测量分析，同时可以通过菜单选择来实现对电阻、通断以及二极管的测量。 现阶段国内生产的手持式示波表，一般具有20MHz左右带宽、100MSPS采样率。采用双通道数据采集，一般是单色LCD显示。而该作品则具有100MHz的带宽和高达500MSPS的实时采样率，双通道数据采集，320水平×RGB×240垂直像素，人机界面友好，操作简单，最长工作时间可达7个小时。作品采用FPGA＋DSP的总体架构，充分利用FPGA的逻辑可编程性和DSP强大的数据处理能力，完成数据采集系统数字部分的主要功能，其中采用了并行采样、动态功耗管理等技术，极大地降低了成本和提高了整机性能，增强了市场竞争力，代表国内最高技术水平。
获奖情况及鉴定结果
- 2009-6-13 四川省绵阳市 获“挑战杯”四川省大学生课外科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 500MSPS手持式示波表是集数字存储示波器（DSO）、数字万用表（DMM）功能为一体手持式仪器，与传统示波器相比，它体积小、重量轻、功耗低、锂电池供电，可以满足机动现场维护、后勤保障、工业生产以及教育系统等领域移动测试的需求。它可以自动对信号进行幅值域及时域的测量，也可以用光标对波形进行测量分析，同时可以实现对电阻、通断以及二极管的测量。示波表双通道，实时采样率达到500MSPS，模拟带宽为100MHz,存储深度为7.5K，简单的自动设置量程和时基功能代替了复杂烦琐的触发设置和参数设置。波形分析可以在现场进行，也可以把波形或设置存储起来分析或传输至计算机。它采用5.7英寸液晶显示，人机界面友好，全中文菜单，更加符合国内用户的使用习惯。 由于国外企业在行业中的长期技术垄断，示波表价格居高不下，同等指标的示波表价格在3万元左右。作品运用了并行采样、动态功耗管理等技术，极大地降低了成本和提高了整机性能，代表国内最高技术水平，性价比高，具有极强的市场竞争力，并已全面量产。
同类课题研究水平概述
- 现阶段，国内示波表的发展水平跟国外还有很大的差距，生产的示波表普遍没有较高的采样率和带宽，国内现阶段生产的示波表指标定在100MSPS采样率和20MHz带宽，性能较好的示波表又由于成本太高而不易实现产业化。在国外，FLUKE公司的手持式数字存储示波器的研制及生产技术已较为成熟。与本作品指标及性能相近的为FLUKE123工业万用示波表，FLUKE F192s兼有万用表功能，双通道，单通道60MHz的带宽，存储深度为1K。FLUKE F192s工业万用示波表没有光标测量功能，具有两组波形和设置存储。FLUKE F192s工业万用示波表为英文操作界面，不便于操作。 我们将手持式示波表和FLUKE F192s工业万用示波表的技术指标的对比列表如下： 手持式示波表参数对照表 FLUKE F192s工业万用示波表 500Msps手持式示波表 通道数 2 2 采样率 500MSPS 500MSPS 模拟带宽 60MHz 100MHz 垂直分辨率 8bits 8bits 存储深度 每通道1K个点 每通道6K个点 时基范围 10ns/div—2min/div 10ns/div—50s/div 时基准确度 ±(0.01%读数+1个象素) ±(0.1%读数+1个象素) 量程范围 5mv/div—100v/div 5mv/div—50v/div 量程准确度 ±(2%读数+0.05*量程/格) ±(2%读数+1个象素) 波形存储 2个 10个 设置存储 10个 10个 电池 镍氢电池 锂电池 工作时间 4小时 4-7小时 PC接口 RS232接口/电缆 USB接口/电缆 显示纵向 8格×20象素 8格×25象素 显示水平 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 市场价格 28000元 7000元（预期）
