一级计量师

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模拟示波器与数字示波器差别在哪？

示波器是观察波形的窗口，它让设计人员或维修人员详细看见电子波形，达到眼见为实的效果。因为人眼是最灵敏的视觉器官，可以明察秋毫之末，极为迅速地反映物体至大脑，作出比较和判断。因此，示波器亦誉为波形多用表。

早期示波器只显示电压随时间的变化，作定性的观察。随后，改进的示波器具备定量的功能，测量幅度和时间，以及它们的变化情况。同时，为了记录和比较偶发事件，要借助照相机和示波管的长余辉效应。

模拟示波器的频率特性由垂直放大器和阴极示波管来决定。八十年代示波器引入数字处理和微处理器，出现数字示波器，现在把模拟示波器称为模拟实时示波器（ART），数字示波器称为数字存储示波器（DSO）。

ART需要与带宽相适应的放大器和阴极射线示波管，随着频率的提高，对阴极射线示波管的工艺要求严格，成本增加，存并瓶颈。DSO只要与带宽相适应的高速A/D转换器，其它存储器和D/A转换器以及显示器都是较低速成的部件，显示器可用LCD平面阵列和彩色屏幕。

DSO采用微处理器作控制和数据处理，使DSO具有超前触发、组合触发、毛刺捕捉、波形处理、硬拷贝输出、软盘记录、长时间波形存储等ART所不具备的功能，目前DSO的带宽也超过1GHz，在许多方面都超过ART的性能。

DSO也有不足之处，带宽取决于取样率，比较通用的取样率等于带宽的4倍。复现的波形靠内插算法补齐，波形会有失真；A/D转换速度快，但D/A转换速度慢，故波形更新率低，偶发信号会被遗漏；垂直分辨率一般用8位，显然较低；面板旋钮多，菜单复杂，使用不方便；没有亮度调制，观察不到三维图形；波形存储容量不够，无法对波形进行处理等等。

目前DSO的不足之处已基本被克服，但是并非全部良好性能都体现在同一部示波器内，亦即每部DSO都会有一定特点，也有某些不足，在选择型号时应该留意对比。有些型号的DSO具有与ART一样的波形更新率，有些型号的DSO却没有，有一种DSO具有ART的荧光屏三维图形显示能力，而大部分DSO不具备这种性能。大部分DSO实时带宽与单次带宽相同，但也有只保证实时带宽的DSO。

前述DSO都包含A/D转换器和微处理器。这样一来，在PC机增加插卡亦可构成DSO，但一般取样率较低，功能较少，价格也便宜。还有采用VXI总线的DSO模块，以及机架式的DSO插件。

DSO的存储器是示波器部件中仅次于A/D转换器的元件，它保存被测信号的样品，供后续的D/A转换器把波形复原，现在存储容量可达到1M以上。

普通DSO有8位垂直分辨率，即每次扫描有256个样品，需要256点的存储，相当256字节。如果提高分辨率，将水平轴扩大10倍，则相当20K 字节；垂直轴亦扩大10倍，相当40K字节。由此可见，DSO最少应有2K字节，中等的DSO应有40K 字节以上。如果要记录10倍上述的波形，则起码要400K 字节以上。因此，存储容量大小很重要。

反过来，存储容量也影响到扫描速度，例如每扫迹只有50K点的存储器，记录100μs数据，则取样间距是2ns，此时取样率相当500MS/s，以取样率等于4倍带宽计算，实时带宽等于125MHz。显然，如果需要提高取样率至1000MS/s，则记录100μs的数据，需要100K点的存储器。

为了存储一幅完整的图形，设图素是1024×512=0.5M位，四幅图形，要有2M位存储量。在FFT分析中也需要额外的存储量，将新的波形的分量与参考的波形或存储的波形作对比。为便于波形存储，有些DSO还提供软盘或硬盘作数据记录之用。

更详细的指标请与生产厂索取技术指标，根据用途和经费作全面对比，进行咨询，以便购买到既经济又适用的示波器。

手持式激光测距仪激光测距原理

激光测距是光波测距中的一种测距方式，如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下列表示。

D=ct/2

式中：

D——测站点A、B两点间距离；

c——光在大气中传播的速度；

t——光往返A、B一次所需的时间。

由上式可知，要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t，根据测量时间方法的不同，激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。

相位式激光测距仪

相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间，如下图所示。

相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t 可表示为：

t=φ/ω

将此关系代入（3-6）式距离D可表示为

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/（4πf） （Nπ+Δφ）

=c/4f （N+ΔN）=U（N+）

式中：

φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。

ω——调制信号的角频率，ω=2πf。

U——单位长度，数值等于1/4调制波长

N——测线所包含调制半波长个数。

Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。

ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。

ΔN=φ/ω

在给定调制和标准大气条件下，频率c/（4πf）是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ，由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使φ的测量达到很高的精度。

为了测得不足π的相角φ，可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。现应用最多的是leica公司生产的DISTO系列手持式激光测距仪。

手持式激光测距仪使用注意事项

DISTO及其他手持式激光测距仪，由于采用激光进行距离测量，而脉冲激光束是能量非常集中的单色光源，所以在使用时不要用眼对准发射口直视，也不要用瞄准望远镜观察光滑反射面，以免伤害人的眼睛。一定要按仪器说明书中安全操作规范进行测量。野外测量时不可将仪器发射口直接对准太阳以免烧坏仪器光敏元件。

以上以DISTO仪器为例简要介绍了仪器部分测量功能，不同厂家生产的手持式激光测距仪功能键略有异同，但只要认真阅读使用说明书，就会充分发挥手持式激光测距仪在房屋建筑面积测量和其他精密工程测量中的作用。

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