具备不同功能的手持式示波器
作者：Martin Rowe，Test & Measurement World资深技术编辑2008-03-01
　　手持式示波器曾经被认为是台式型号的小兄弟，现在它可以提供足以与大哥匹敌的性能水平，同时还具有电池供电工作和便携性等台式仪器不具备的优点。本人对以下四种型号的仪器进行了评估，以考察这类覆盖很宽价格范围的仪器的优劣。
　　● AEMC OX 7104-C（100MHz，四通道，5995美元）；
　　● Fluke 199C（200MHz，两通道，2999美元）；
　　● Agilent Technologies U1604A（40MHz，两通道，1651美元）；
　　● Protek 860F（60MHz，两通道，1686美元）。
　　Tektronix也提供了一种手持式示波器，型号为THS730，但该公司不参加此次评估。我使用的信号源为Agilent 33220A型20MHz函数发生器。

　　上述四种示波器均包括内置数字万用表（DMM），且都带有示波器和DMM探头。除Fluke的仪器外，其标准配置都包括通信电缆和软件。可测量的参数，如RMS电压、峰/峰电压和频率等。几种仪器都具备某种形式的光谱分析功能，除Protek的型号外，都带有数据记录仪。
　　Agilent和Protek的型号不仅价格相当，其固件和软件也使我相信它们是同一来源的产品。因此，我将这两种型号一起进行分析，同时指出它们的相同和差异之处。

　　相对于台式仪器，对手持式示波器而言，无形的因素显得更加重要。例如，电池寿命、现场可更换电池的能力、室外屏幕可读性等因素对台式示波器都是无关紧要的。
　　AEMC OX 7104-C
　　AEMC的OX 7104-C是市售的唯一一种四通道手持式示波器。12位分辨率、100MHz带宽和触摸显示屏使其性能居于领先地位。5995美元的高价格使其较适合于确实很需要便携性的场合。如果不是特别需要便携性，可以找到大量具有相当价格和性能的台式示波器，不过多数都只有8位分辨率，而AEMC的分辨率为12位。
　　OX 7104-C最突出的物理特性是其触摸屏和探头。探头通过适配器连到示波器顶端，适配器与探头电缆永久性地连接。只要连接探头，仪器就可以感知到并会检测探头的衰减水平。探头配有一个便利灯（handy light），可用探头手柄上的一个按钮控制。

　　AEMC的交流总电源适配器较大，但电源为在线（inline）式。因此，其标准交流插头在插线板上只占很小的空间。示波器端电源线有一个四叉接头，看起来好像能以多种方式插入插口，但事实并非如此。
　　用户可以使用另外的适配器，它带有一个连接电缆的BNC插座（图1）。我用其中一个将函数发生器连接到该示波器上。另一个适配器提供了DMM探头的香蕉头。这是很方便的，因为这样就可以混用和匹配使用各个通道，从而将示波器探头、DMM连线或其他附件（如电流探头）连接到任何通道。评估的全部示波器都有两个示波器通道和一个DMM通道。

　　尽管提供了排列整齐的按钮，但触摸屏可以不用按钮就可以操作该仪器。如果使用触摸笔，则可以有多种方式来激活某个功能。不使用时，触摸笔则夹在仪器的背面。
　　AEMC的手持式示波器包括一个谐波分析仪，适用于分析电源质量，可覆盖40Hz到450Hz的频率范围。在低电压下，在最高5kHz的频率下可获得可靠的结果。通过使用正弦波和方波测试分析仪，只能看到正弦波的基波和方波的奇次谐波。
　　谐波分析仪显示画面可显示一个信号频谱谐波，最高可达30次谐波。每个谐波下有一个复选框。点某个复选框可显示该谐波的振幅和相位信息。该屏画面还可显示RMS的振幅和信号的总谐波失真。

　　AEMC的SX-Metro软件可以将数据从OX 7104-C导入一台PC和遥控示波器（在示波模式下）。我先使用了RS-232连接，PC很快就辨认出了示波器，但使用可选的以太网连接就不是这样。必须先进入SX-Metro软件的Options菜单改变IP地址，使其与示波器匹配。在PC上不断出现通信错误，就改用RS-232来评估该软件。
　　要将屏幕画面发送给PC，必须使用示波器的文件管理器。我发现这个文件管理器用起来很不直观，需要试几次才能明白如何操作它。通信电缆也不好插入，必须按下连接器的释放钮才能将它插入插座。即使这样，仍必须摇动连接器才能装好。如果插得太用力就可能损坏线卡。此外，模制的通信和电源连接器盖不停地跳出来，但它是与该单元连接在一起的，所以没法弄松它。
　　TAEMC OX 7104-C是一种功能强大的仪器。带宽和分辨率使其成为一种值得考虑的台式示波器替代仪器，而且它利用四个通道来混用和匹配使用各个示波器和DMM输入的功能也很独特。不过，该仪器有几个比较不好用的地方，尤其是在保存文件供PC下载时表现更为突出。而且价格也比较难以接受。
　　Fluke 199C ScopeMeter
　　Fluke 199C ScopeMeter仪器价格仅为AEMC的一半，但几乎是Agilent和Protek的产品的两倍。它具有这几种产品中最高的带宽（200MHz）和最高的采样速率（2.5Gsps）。Fluke是手持式示波器市场的先驱，从最初的ScopeMeter到199C经过了很长的历程。199C比其前身产品要易用得多。按钮排列很整齐，尽管有些拥挤，但四个软键很易于理解。
　　在我评估的四种型号的产品中，它的屏幕最大，即使在室内使用，显示依然明亮而清晰，但表面的塑料盖太亮了，由于反射的缘故，在室外时无法看清图形。该示波器的左侧有一根手带，这根手带可以移到右边，这使它成为四种仪器中唯一一个考虑到左撇子需要的产品。但是，移动手带位置会遮住光通信端口。在这些产品中，Fluke示波器还具有最坚固的底座，而且它是唯一一种可以在使用中把它挂身上的仪器。
　　ScopeMeter有两个专用按钮，标为“Zoom”（缩放）和“Replay”（重放）。缩放按钮使扫描速度（time/div）减半，这样就可以快速地将波形放大两倍。重放按钮提供一个倒过去的链接，可以按逆时间顺序查看最后100屏波形。在退出重放功能时，数据会丢失，因为示波器会开始记录另外100屏的数据。
　　Fluke的记录功能很出色，有三种模式，其中两种模式用于示波器，另一个模式只用于DMM。示波趋势图可以记录示波测量值，如Vpk-pk、交流电压、上升时间和频率。我用它记录Vpk-pk和频率，因为它们在函数发生器上比较容易改变。Scope Record（示波记录）选项可以将一个长串示波采集数据存储到该设备的深存储器（deep memory）中。DMM记录器能绘制所选DMM测量值的图形。我选择了VRMS和生成了一个趋势图。
　　趋势图可以了解信号的长期变化。199C型能记录数据，直到存储空间存满，然后，它就会压缩数据腾出一些存储空间，从而使该设备的容量加倍。记录量为单位输入27000点。可以将该仪器设置为存储存满时停止记录，还可以使用“time/div”按钮使时间、记录屏增大或变小。
　　FlukeView软件可以抓取一幅仪器屏幕画面的快照，但不提供实时的示波器更新。它也提供有限的仪器在线控制功能，这个功能可以在该程序的Instrument（仪器）菜单下找到。可以改变模式（示波器、测量表和记录仪），还可以恢复设置。可以操作记录器实时捕捉DMM测量值，还可以保存设置、打印和将日志数据记录到PC。另外，在下载一屏波形显示后，还可以进行输入信号的频谱显示。
　　Fluke 199C是一种功能强大的手持式示波器。如果你是左撇子，这款产品很适合你。在经常需要腾出双手的电气应用场合，其手带也很有用。该仪器的软件有利于下载数据进行离线存储和分析。也许唯一的缺点是它的反光塑料盖。
　　Agilent Technologies U1604A 和Protek 860F
　　由于这两款仪器出奇地相似，所以无法单独对其进行讨论。因此我们将讨论其相似之处和不同之处。
　　两个仪器的用户界面都采用了四个软键和一个滚轮。（Protek的滚轮比较容易转动，而Agilent的较难转动，经常需要两手用力。）软键可以用来设置一些参数，如示波器垂直和水平量程、触发器、测量功能、数学功能和基本工具。其中一个基本工具可以允许或禁用该仪器的mini-USB连接端口和标准USB端口与闪存一起使用。必须浏览到utility菜单才能找到允许使用USB端口的设置。禁用USB时，就不能进行通信或闪存存取。
　　测量功能包括峰/峰值、RMS、频率、上升时间和下降时间。通过按相应的软键和用滚轮在选项中滚动，就可以进行测量了。Math菜单允许选择FFT和滤波窗口（Hamming、Hanning、Blackman或矩形），可以实时在屏幕上显示频谱图。
　　按下Meter按钮会显示一个空白屏幕，上面有三个软键选项：电压表、欧姆计和辅助测量（Aux Meter）。按下Aux Meter（F3）键会显示一个选择画面，可以选择温度、电流、湿度和压力。在电压表中，可以选择交流/直流、最大/最小和相对值。如要重新选择其它测量表功能，必须按下测量表按钮，回到顶级测量菜单，没有返回按钮。按下欧姆计按钮可以提供电阻、二极管、导通和电容测量功能。（不过我没有料到会在欧姆项下边发现电容测量功能。）通过反复按F1，可以选择一个功能。
　　Agilent和Protek产品用户界面的唯一一个显著差别在于进入DMM模式时的屏幕显示。Agilent的屏幕显示测量表功能描述，而Protek的屏幕为空白，直到出现软键功能。
　　两种仪器都可以将屏幕显示和波形数据存入USB闪存。可以图形格式保存屏幕显示，用于导入到报告中。也可以文本形式存储数据，用于导入到Excel或其它软件中。还可以其它合适的格式保存屏幕显示，用PC软件打开（图2）。
　　这两种仪器的软件也惊人地相似（图2），就连水平量程（time/div）指示上的“Horizon”一词都是一样的。该软件可以完全控制该仪器，并实时获得屏幕更新。它还允许查看测量参数、以数字形式存储波形以及捕捉屏幕显示。只要安装好软件并打开各个仪器的USB功能，就可以通过点击一个虚拟的电源按钮建立通信。
　　在硬件、固件和PC软件方面也有一些值得一提的差别。Agilent的仪器提供了设置屏幕垂直和水平参数的按钮。Protek的仪器则要通过菜单进行所有设置。Agilent使用了一个彩色屏幕，而Protek的屏幕为单色。在日光下，Protek仪器的单色屏幕比Agilent、AEMC和Fluke的彩色屏幕看起来更清楚一点。Protek产品提供的带宽比Agilent产品高20MHz。两家公司都提供20MHz和40MHz的型号，但Protek还提供一种60MHz的型号。Agilent产品带有记录仪功能，用于记录DMM测量值，而Protek产品则没有。
　　其它物理差异有：Agilent的设备有一根带子。两种仪器都有一个套，但Protek产品的套子比较松。Protek产品是四种产品中唯一一种可安装5号电池（AA型）的示波器，而其它产品则必须购买一个定制电池组。Protek产品的底座设计需要推或拉才能锁定到位。在我第一次想关上它时，底座几乎被弄破。
　　尽管两种仪器的顶部都安装了示波器BNC连接器，但Agilent产品的外壳使该连接器陷了进去。除非你的手指很细，否则连接和锁定探头很困难。
　　Protek产品的电源按钮也让我遇到些麻烦，这个按钮有些紧，每次开关机时，都需要用指甲将按钮抠出来。我第一次想关掉该设备时，这个按钮卡了一个晚上，耗光了电池。
　　尽管二者的PC软件（Agilent PC Link 和 Protek WaveLink）几乎一样，但安装步骤却不同。对于Protek产品，只需要运行安装程序就可以了。驱动程序和示波器应用程序都会很容易地安装好。启用USB端口后，与设备通信也很容易。Agilent的产品需要另外安装驱动程序。起初，我无法使Agilent U1604A与PC通信。我相信这是因为Protek驱动程序的缘故，因为它们使用与Agilent产品相同的文件。给Agilent技术支持人员打电话和写电子邮件都没有用。最后的解决方法是：将PC的硬盘重新格式化，删除所有Protek的驱动程序。即使这样，Agilent软件的安装也不顺手，很容易发生错误，导致PC无法与示波器通信。
　　鉴于Agilent U1604A和Protek 860F的操作和价格惊人地接近，所以得由微小的差别来决定选择哪个。如果需要与PC连接，那么，在Agilent对其软件安装步骤加以更新前还是该选择Protek产品。如果需要在现场更换电池或是需要多20MHz带宽，也应该选择Protek产品。如果在意用按钮进行基本示波器设置、记录功能、彩色显示屏或者手柄，则可以选择Agilent的型号。
评：这才是有价值的对比，不愧出自资深技术编辑Martin Rowe之手。