Kurze Geschichte des Oszilloskops

Oszilloskop ist ein weit verbreitetes elektronisches Messgerät. Es kann unsichtbare elektrische Signale in sichtbare Bilder umwandeln und erleichtert so die Untersuchung der sich verändernden Prozesse verschiedener elektrischer Phänomene.

Manche Leute denken, dass ein Multimeter ausreicht, um alles zu bewältigen. Warum also sollte man sich die Mühe machen, etwas über Oszilloskope zu lernen? Kurz gesagt: Die Zeiten haben sich geändert. Die Komplexität und Betriebsfrequenz moderner elektronischer Gerätesysteme übersteigt das, was selbst ein Schwarzweißfernseher oder ein Schwarzweißradio in der Vergangenheit erreichen konnte. Das Erlernen des Umgangs mit einem Oszilloskop kann den Wartungsaufwand auf jeden Fall erheblich reduzieren und die Arbeitseffizienz verbessern.

Darüber hinaus ist die Anwendung von Oszilloskopen nicht auf den Bereich der Elektronik beschränkt. Wenn entsprechende Sensoren installiert sind, können Oszilloskope verschiedene Phänomene messen. Wie zum Beispiel Schall-, mechanische Druck-, Druck-, Licht- oder Wärmesensoren. Auch medizinisches Personal kann Oszilloskope zur Messung von Gehirnströmen nutzen. Daher ist ein Oszilloskop ein sehr vielseitiges elektronisches Messgerät, und das ist keineswegs übertrieben.

Lassen Sie uns heute einen allgemeinen Überblick über die Entwicklungsgeschichte des Oszilloskops geben.

I. Zeichnen Sie die Wellenform von Hand

Die Geschichte des Oszilloskops lässt sich bis in die 1820er Jahre zurückverfolgen. Nach der Kopplung eines Galvanometers mit einem mechanischen Plotsystem wurden die Wellenformen manuell aufgezeichnet. Dieses Gerät bestand aus einem speziellen Einzelkontakt-Kommutator, der auf der rotierenden Rotorwelle installiert war. Die Kontaktpunkte konnten sich entlang der präzisen Gradskala um den Rotor bewegen, und der Ausgang erschien auf dem Galvanometer, das dann von Technikern manuell aufgezeichnet wurde. Da sich dieser Prozess über Tausende von Wellenzyklen entwickelte, konnte er nur sehr grobe Annäherungen an die Wellenformen liefern.

II. Automatische Wellenformzeichnung durch Maschinen

Das erste automatische Oszilloskop verwendete ein Galvanometer und einen Stift, um Wellenformdiagramme auf einer sich kontinuierlich bewegenden Papierrolle zu erfassen. Aufgrund der relativ hohen Frequenz der Wellenformen im Vergleich zur Reaktionszeit mechanischer Komponenten wurden die Wellenformen nicht direkt als Bilder aufgezeichnet, sondern über einen bestimmten Zeitraum durch Kombination vieler kleiner Segmente unterschiedlicher Wellenformen erstellt. Der Kondensator würde automatisch ab der 100. Wellenform aufgeladen und aufgezeichnet, und jedes weitere Laden des Kondensators würde an einem Punkt beginnen, der etwas weiter entlang der Welle liegt. Solche Wellenformmessungen stellten immer noch den Durchschnitt von Hunderten von Wellenzyklen dar, waren jedoch genauer als die zuvor handgezeichneten Wellenformdiagramme.

III. Simuliertes Oszilloskop

Das analoge Oszilloskop basiert hauptsächlich auf der Kathodenstrahlröhre (CRT). Der von ihm emittierte Elektronenstrahl durchläuft die horizontalen und vertikalen Vorspannungssysteme und trifft auf die fluoreszierende Substanz auf dem Bildschirm, um die Wellenform anzuzeigen.

Kathodenstrahlröhre für Oszilloskope:

1. Ablenkspannungselektrode

2. Elektronenkanone

3. Elektronenstrahl

4. Fokusspule

5. Der Bildschirm ist mit einer Phosphorschicht beschichtet.

In den 1940er Jahren erforderte die Entwicklung von Radar und Fernsehen Werkzeuge zur Wellenformbeobachtung mit hervorragender Leistung. Tektronix entwickelte erfolgreich ein synchrones Oszilloskop mit einer Bandbreite von 10 MHz, das die Grundlage moderner Oszilloskope bildete.

Ein Zielfernrohr mit synchroner Scanfunktion

Um die Bandbreite eines analogen Oszilloskops zu erhöhen, ist es notwendig, die Leistung der Oszilloskopröhre, die vertikale Verstärkung und die horizontale Abtastung umfassend zu verbessern. Um die Bandbreite eines digitalen Oszilloskops zu verbessern, muss lediglich die Leistung des A/D-Wandlers am Frontend verbessert werden. Für die Röhre und den Abtastkreis des Oszilloskops gelten keine besonderen Anforderungen. Darüber hinaus können digitale Oszilloskope die Speicher-, Speicher- und Verarbeitungsmöglichkeiten sowie verschiedene Trigger- und Pre-Trigger-Funktionen voll ausnutzen. In den 1980er Jahren dominierten digitale Oszilloskope den Markt und viele Hersteller stellten die Produktion analoger Oszilloskope ein. Analoge Oszilloskope verließen nach und nach ihre historische Bühne.

IV. Digitales Oszilloskop

Digitale Oszilloskope sind Hochleistungsoszilloskope, die mithilfe einer Reihe von Technologien wie Datenerfassung, A/D-Wandlung und Softwareprogrammierung hergestellt werden. Digitale Oszilloskope unterstützen in der Regel mehrstufige Menüs und bieten Benutzern verschiedene Optionen und mehrere Analysefunktionen. Einige Oszilloskope bieten auch Speicherfunktionen, die das Speichern und Verarbeiten von Wellenformen ermöglichen.

Bei Oszilloskopen mit Bandbreiten von mehreren hundert Megahertz konnten die Oszilloskope inländischer Marken hinsichtlich der Leistung bereits mit ausländischen Marken konkurrieren und weisen offensichtliche Kosten-Leistungs-Vorteile auf.

Digitale Oszilloskope verfügen über die meisten Grundfunktionen analoger Oszilloskope. Zum Beispiel die Funktion zur Anzeige von Wellenformen, der xY-Arbeitsmodus, die grundlegenden Triggermethoden usw. Dazu gehören auch Funktionen wie die Triggerverzögerung, der Kopplungsmodus des Eingangssignals, die Ablenkungseinstellung und die Kalibrierung des Ausgangs der Signalquelle.

Digitale Oszilloskope verfügen im Vergleich zu analogen Oszilloskopen über mehrere weitere nützliche Funktionen. Zu den gebräuchlichsten gehören automatische Bereichsauswahl, automatische Messung verschiedener Parameter, Speicherung von Wellenformen und Einstellungsstatus, Schnittstellenbus, Anzeige der Durchschnittskurvenanpassung (Interpolationsmethode), Hochpass- und Tiefpassfilterung der Bandbreite, Auswahl des Triggerbetriebsmodus und der Triggerbedingung sowie Cursormessung usw.

V. Touch-Oszilloskop

In der heutigen Zeit erlebt die Menschheit eine digitale Revolution. Aufkommende Technologien wie 5G, das Internet der Dinge, Big Data, Cloud Computing und künstliche Intelligenz entwickeln sich ständig weiter. Auch das Oszilloskop erlebt eine Revolution. Die Touch-Bedienung von Smartphones hat sich im Vergleich zum herkömmlichen Tastendruck als effizienter erwiesen. Hersteller von Oszilloskopen erwägen auch den Einsatz der Touch-Technologie bei Oszilloskopen, um die herkömmlichen Bedienmethoden mit Tasten und Knöpfen zu ersetzen.

Die Veralterung der ursprünglichen technischen Ausrüstung und die langsame Verbesserung bestehender Technologien bereiten den Ingenieuren große Kopfschmerzen. Das Touch-Oszilloskop hat Ingenieuren ein völlig neues Nutzungserlebnis beschert und ihre ursprüngliche Arbeitseffizienz deutlich gesteigert. Diese neue interaktive Methode ermöglicht es Ingenieuren, Probleme im gesamten Produktdesign schnell zu erkennen und die Testergebnisse zur Analyse zu nutzen, um Probleme zu entdecken und zu lösen, ohne sich mehr um die Bedienung des Oszilloskops kümmern zu müssen.