第三代萬用表-----“視波表”的設(shè)計原理與功能
萬用表從指針到數(shù)字顯示歷經(jīng)半個多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為電工，電子*的測量工具。隨著工業(yè)和科技進(jìn)步，現(xiàn)在的測試環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化。交流變頻調(diào)速，開關(guān)電源，電子控制器的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的形成無疑都對測試提出更高的要求。指針和數(shù)字萬用表只能提供測量結(jié)果與數(shù)據(jù)，無法直觀區(qū)別信號和噪聲的瞬間特性，無法顯示在電路中非正弦信號的動態(tài)及干擾信號的嚴(yán)重程度，就無法對引起故障的根本原因作出分析。過去為了解決這個問題，不得不搬用昂貴而笨重的示波器出場，這對許多現(xiàn)場測試是不現(xiàn)實(shí)的。
“視波表”顧名思意，就是看到波形的表，視波表的波形再現(xiàn)與傳統(tǒng)示波器有著根本的不同；示波器主要用來進(jìn)行波形分析和波形記錄，注重頻率響應(yīng)寬范圍，其測量精度以dB為單位，準(zhǔn)確性比較低，操作相對要繁雜許多；而視波表強(qiáng)調(diào)測量功能的準(zhǔn)確性，波形再現(xiàn)僅是現(xiàn)場故障診斷的輔助手段，所有測量參數(shù)都以數(shù)碼形式顯示出來，結(jié)果更直觀。
電子電路的成熟和大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，為萬用表能夠看到被測信號的波形提供了可行的條件。下面就VC301真有效值數(shù)顯視波表和ET521A現(xiàn)場故障自動視波表的設(shè)計原理與功能介紹如下；
大家知道，數(shù)字萬用表是采用采樣速率2~3次/秒的雙積分式A/D，其優(yōu)點(diǎn)是，測量分辨率高，抗*力強(qiáng)，成本低廉，外圍電路簡單成熟。缺點(diǎn)是不能采集波形。而高速多路A/D芯片和雙積分A/D共同組成視波萬用表電路，一方面改善傳統(tǒng)數(shù)字萬用表采樣速率較低的不足，同時將被測信號的波形也通過高速A/D取樣，送到CPU進(jìn)行處理，zui后將測試結(jié)果以數(shù)碼方式顯示和波形再現(xiàn)出來。
以VC301為例，輸入電路采用并聯(lián)分壓方式，從300mV到600V量程分別在各自的分壓電阻上并聯(lián)不同的補(bǔ)償電容。以使被測信號能夠展寬到20kHz。其它功能轉(zhuǎn)換電路如真有效值測量，電阻測量，溫度測量，電容測量等同傳統(tǒng)數(shù)字萬用表一樣，在此不再重復(fù)。
被測信號經(jīng)功能轉(zhuǎn)換電路后，一路送雙積分A/D 轉(zhuǎn)為數(shù)字信號給CPU處理，顯示測量數(shù)據(jù)；另一路經(jīng)緩沖電平轉(zhuǎn)換電路送采樣速率44kSa/S的高速A/D，高速A/D 對被測信號波形進(jìn)行一個周期內(nèi)超過20個點(diǎn)的采樣，經(jīng)CPU運(yùn)算還原出被測波形的形狀，由128X64的LCD顯示出來。
VC301采用ES7真有效值轉(zhuǎn)換器，使得非正弦波信號測量得以實(shí)現(xiàn)，加上20kHz模擬帶寬電路，在音頻范圍內(nèi)，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的測量；在觀測波形方面，由于高速A/D采樣速率的限制，只能觀察到約2kHz以內(nèi)的信號波形。適合工頻范圍內(nèi)如變頻電源，可控硅整流電路及機(jī)電設(shè)備控制電路的檢測。
VC301還有一個主要特點(diǎn)；在測量過程中，每次按下“HOLD”鍵，測量結(jié)果將被存儲下來，內(nèi)部存儲器可以保留100組數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無紙記錄。
由于“視波表”可以根據(jù)用戶使用的測量范圍設(shè)計不同帶寬及不同功能，使之以zui低的成本，發(fā)揮zui大的測試潛力。
ET521A是針對家電維修人員而設(shè)計的便攜式綜合檢測自動視波表。開創(chuàng)了現(xiàn)場故障診斷系列產(chǎn)品之先河。家電維修大多數(shù)是上門服務(wù)，要求檢測儀器功能要齊，體積要小，價格要低。ET521A*了上述要求；具有100MSa/S采樣速率，25MHz通道帶寬的數(shù)字存儲自動示波表；數(shù)字LCR電橋，寬范圍60000uF超級電容測量，10μH~1H/300Hz~156kHz高頻電感自動量程測試，大于60M電阻量程；6600碼自動量程數(shù)字萬用表，同時可以檢測到2kV/20kHz的行頻高壓波形；還有正弦波信號發(fā)生器，數(shù)字頻率計及晶振和遙控器及行頻變壓器匝間短路檢測等功能。
ET521A在設(shè)計上充分考慮功能的實(shí)用性，自動量程的數(shù)字萬用表芯片和由FPGA/100MSa/S組成的高速A/D采樣電路，以及雙核CPU控制，使面板等低速管理和FPGA 高速器件分別用不同CPU控制，使資源優(yōu)化zui合理。
為了用zui少的按鍵選擇實(shí)現(xiàn)被測信號波形實(shí)時再現(xiàn)。在經(jīng)高速A/D采樣后數(shù)字處理時，設(shè)計一個自適應(yīng)波形再現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理程序；當(dāng)被測交流信號經(jīng)連續(xù)10：1分壓后，已經(jīng)變?yōu)閙號，此信號大了容易使顯示的波形超出LCD可視范圍，信號太小不容易觀測。如果增加可變增益放大器等附加電路，增加整機(jī)成本和設(shè)計的復(fù)雜性。自適應(yīng)計算就是測量被測信號時，將其幅值和頻率測到，通過改變數(shù)字信號使送顯到LCD的代碼，將波形再現(xiàn)的高度和波形個數(shù)控制在容易觀測的屏幕范圍內(nèi)。顯示波形幅值大小與被測信號無比例關(guān)系，只是觀測的方便。要想了解測試參數(shù)，將選擇到數(shù)碼顯示方式，其測量結(jié)果一目了然。用戶在使用過程中，不需要繁瑣的操作，只要按下“AUTO”自動鍵，被測波形自動捕捉，由320X240點(diǎn)陣式LCD 顯示出來。
為了現(xiàn)場家電維修更方便的檢測，ET521A在出廠前存儲部分彩電關(guān)鍵點(diǎn)波形圖，當(dāng)維修人員在檢測時，可以調(diào)出典型圖與被測波形同屏比較，這就是ET521A*的波形對比功能。
在此平臺上，可以針對不同行業(yè)及用戶群體，設(shè)計出不同需要的現(xiàn)場故障診斷儀器，如增加高頻測試和手機(jī)電源高速采樣功能，方便手機(jī)故障檢測；增加汽車故障碼讀出，可以方便各類汽車維修。顯而易見“視波表”的出現(xiàn)，打破通用測量的概念，集各類儀器于一身，應(yīng)用于現(xiàn)場故障診斷，使更多人使用上就是針對他們需要而設(shè)計的實(shí)用的測試工具。
結(jié)語：
ET521A數(shù)字示波表+視波萬用表因其功能齊全、攜帶使用方便、性能穩(wěn)定可靠，深得電氣工程人員和家電維修人員的喜愛。其廣泛應(yīng)用應(yīng)用于家電維修、工控檢修、大專院校教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室、電子產(chǎn)品生產(chǎn)線等領(lǐng)域。通過本文介紹，使你對該產(chǎn)品有進(jìn)一步了解，預(yù)知詳細(xì)內(nèi)容，請登陸WWW.ET521.NET 參與論壇討論，謝謝！
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