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測試測量行業(yè)奮進(jìn)前行四十余載的前浪,為我們傾情講述,中國示波器發(fā)展的根與源。
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作為一個(gè)在測試/測量行業(yè)辛勤耕耘四十余載的老兵，我們從進(jìn)入這個(gè)行業(yè)開始之際，就被教育和牢記我們所從事的這個(gè)光榮行業(yè)的使命感和責(zé)任感，有兩位著名科學(xué)家的話，一直是我輩的座右銘：俄羅斯科學(xué)家門捷列夫說：“沒有測量，就沒有科學(xué)”；中國的王大珩院士更精確地說：“儀器儀表是科學(xué)研究的“先行者”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”，國民活動中的“物化法官”，可見我們這個(gè)行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)和國防科學(xué)中的崇高地位和不可缺失的重要性。而示波器作為測試測量儀器中占比最重要和最通用的產(chǎn)品和技術(shù)，是每一位電子工程師在研發(fā)，制造，維護(hù)和服務(wù)等廣泛場合中經(jīng)常會應(yīng)用的工具和系統(tǒng)，幾乎可以作為測試/測量中最有代表性的產(chǎn)品被大家熟知。下面我將根據(jù)我的閱歷和體驗(yàn)，向朋友們分享和介紹示波器在中國的演變經(jīng)歷。
電子管示波器時(shí)代
新中國成立之初，中國處在一窮二白，百廢待興的階段，由當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)援建中國“一五”期間的156個(gè)項(xiàng)目，幫助我們建立了一個(gè)比較完整的工業(yè)體系。但是在這些重大項(xiàng)目中，只有少數(shù)與電子基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)有關(guān)，我查閱過往的一些資料中，僅發(fā)現(xiàn)如下這11個(gè)項(xiàng)目相關(guān)電子基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)：
- —-北京大華無線電儀器廠（768廠）
- —-北京有線電廠（738廠）
- —-北京電子管廠（774廠）
- —-成都紅光電子管廠（773廠）
- —-成都新興儀器廠（715廠）
- —-太原無線電廠（785廠）
- —-陜西長嶺電子廠（782廠）
- —-成都錦江雷達(dá)所（785廠）
- —-四川無線電廠（今長虹集團(tuán)前身）
- —-成都宏明無線電器材廠
- —-哈爾濱電表儀器廠
當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的儀器水平不高，但是電子管產(chǎn)業(yè)世界一流，援建中國的這些電子管廠，顯示管（示波管）廠，至少對后來的中國示波器產(chǎn)業(yè)起了重要的配套作用，中國示波器行業(yè)也是在50年代后期開始逐步建立起來的。
從全球范圍看，1946年二戰(zhàn)勝利后，在美國俄勒岡州波特蘭市附近的Beaverton，由倆位年輕發(fā)明家Howard Vollum與Jack Murdock，在其居家的地下室，成功研制出全世界第一臺商用示波器511，并由此建立了一個(gè)偉大的科技電子公司Tektronix。
Tek511示波器帶寬10MHz，由陰極射線示波管及電子管為主要顯示和驅(qū)動，具有觸發(fā)掃描電路，幫助使用者能獲取高速電子脈沖的顯示，建立了近代示波器的基礎(chǔ)。1947年511開始量產(chǎn)并推向市場，當(dāng)時(shí)Tek511售價(jià)$795美元，市場反應(yīng)熱烈，極為搶手，物以稀為貴！Tektronix并沒停止腳步，從1950年開始，每年投產(chǎn)一系列新產(chǎn)品，隨著Tek512，513，514，515等一系列電子管示波器推出，Tektronix站穩(wěn)了腳跟，從1950年?duì)I運(yùn)收入1.2M美元，擴(kuò)展到1959年?duì)I收31M美元。進(jìn)入60年代后，繼續(xù)推出了Tek503，545A，533A，547，564等帶有插件模塊的升級產(chǎn)品，直至70年代初，作為全球霸主地位的Tektronix引領(lǐng)了電子管示波器產(chǎn)品在全球，特別是歐美地區(qū)的應(yīng)用，開創(chuàng)了電子管示波器的全盛時(shí)代。
1939年，在美國加州硅谷，兩位年輕的工程師Bill Hewlett 和Dave Packard 合伙創(chuàng)業(yè)，用其老師幫助借到的538美元，在一個(gè)舊的汽車庫，建立了以雙方名字并以抽簽方式?jīng)Q定排名前后的Hewlett-Packard公司，簡稱HP公司。他們共同研制成功了第一臺可用于測試音響設(shè)備的聲頻振蕩器，開始了傳奇式的發(fā)展。圖示可見當(dāng)年創(chuàng)業(yè)的車庫，后被加州政府命名為“硅谷誕生地”以及兩位偉大的創(chuàng)始人Bill 和Dave。
由于二戰(zhàn)期間美國政府的需要，HP公司在微波測試及信號發(fā)生器等方面開發(fā)了好些領(lǐng)先的產(chǎn)品，同時(shí)也在更寬的儀器領(lǐng)域快速發(fā)展。HP涉足示波器產(chǎn)品始于1956年，首先推出的電子管示波器為HP130A/300KHz， HP150A/10MHz，在60年代初，HP相繼推出了HP185A/500MHz和HP185B/1000MHz取樣示波器，開創(chuàng)了一個(gè)新的門類，下列圖示分別為HP130A，HP185B系列產(chǎn)品。 同時(shí)你也可以看到 在五十年代中期，HP150A生產(chǎn)的現(xiàn)場以及創(chuàng)始人Dave Packard 1956年在芝加哥展示會上介紹HP150A產(chǎn)品的情景。
中國對電子管示波器的研制，生產(chǎn)和使用，自五十年代末開始，直至八十年代初，整整沿續(xù)了20多年。毫不諱言地說，在很多年以來，我們的示波器技術(shù)和發(fā)展與囯外先進(jìn)水平，始終存在約20年的差距。在中國電子管示波器市場中，SBT-5示波器可謂是一款經(jīng)典的名星產(chǎn)品，帶寬10MHz，重量48Kg，基本是仿照當(dāng)年Tektronix同類產(chǎn)品而推出的，60年代初期，中國的SBT-5出口到很多第三世界國家，成為一個(gè)主流產(chǎn)品。
由此開始，中國市場推出的一系列電子管示波器包含有SBE-7，SBE-20，SB-10，SB-14，1045型脈沖示波器，GM5655示波器等。最有趣的是在文革期間生產(chǎn)的SBE-20示波器面板還印上了“敬祝毛主席萬壽無疆”，這是一個(gè)時(shí)代的烙印，是絕無僅有的。
在70年代期間，全國約有130多家生產(chǎn)示波器的儀器廠，如同今日一哄而上的產(chǎn)業(yè)一樣，重復(fù)，分散，力量薄弱，大家在58年大躍進(jìn)打了雞血后，敢想敢干，有條件的上，沒條件的也上，全國很多地方都有示波器廠，所以政府主管部門電子部一直在忙于整頓，歸口，核心部件示波管按計(jì)劃調(diào)配，不在國家計(jì)劃內(nèi)的，你拿不到示波管，就無法生產(chǎn)示波器，所以期間聽聞發(fā)生了一些奇特的故事，某小型儀器廠，居然用一頭生豬換一個(gè)示波管。當(dāng)時(shí)中國總會出現(xiàn)“上有政策，下有對策”，那個(gè)年代的人大家都懂的。更讓現(xiàn)在人看不懂的是，一個(gè)示波器的型號名稱，各個(gè)廠家都在同樣命名，大家沒有專利，版權(quán)概念，互相抄襲是常見現(xiàn)象！
就電子管示波器而言，雖然我們與囯外相比，遲緩了十多年才擁有這類產(chǎn)品，但在技術(shù)及性能指標(biāo)等方面與國外初期先進(jìn)水平差距不大，這是因?yàn)檫@類示波器在國外創(chuàng)新突破后，后來者很容易仿制跟進(jìn)；同時(shí)我們當(dāng)時(shí)在蘇聯(lián)老大哥幫助下建立的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)配套能力還能適應(yīng)，這類產(chǎn)品的核心零部件，如示波管（CRT），主要元器件，如各種類型的電子管，電解電容器，波段開關(guān)，電阻，電容器，瓷壁架等配套可以滿足，機(jī)架和面板主要是金屬鋼板沖壓件，電源變壓器也是以沖壓件加漆包線繞制，浸潤工藝，當(dāng)初旋鈕大量使用膠木材料，當(dāng)時(shí)的模具水平也能跟上，綜上所述，電子管示波器在我國應(yīng)用時(shí)間特別長，國外公司比我們提前10多年進(jìn)入了晶體管及集成電路示波器的制造，應(yīng)用，所以就事論事，我國的電子管示波器同比水平不落后，是我國50年代未至70年未最主要的應(yīng)用產(chǎn)品。
在這個(gè)期間，以SBT-5示波器為例，廣泛應(yīng)用在研究所的研制開發(fā)，高校電子實(shí)驗(yàn)室和電工實(shí)驗(yàn)室，工廠制造及計(jì)量等測試領(lǐng)域等，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人才培育作出了重要的貢獻(xiàn)！當(dāng)時(shí)中國的示波器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，測試，計(jì)量和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎是把蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)全盤接受而轉(zhuǎn)化為中國標(biāo)準(zhǔn)，雖然蘇聯(lián)和我們當(dāng)時(shí)的儀器有“笨大粗”比喻，但是儀器主要應(yīng)用在軍工領(lǐng)域，蘇聯(lián)對產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)，可靠性試驗(yàn)要求特別嚴(yán)格，我們早期的工程師都對可靠性指標(biāo)MTBF（Mean Time Between Failure）平均故障間隙時(shí)間印象深刻，這個(gè)嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核應(yīng)用直至八十年代期間的研發(fā)工程師也人所皆知，運(yùn)用自如，這是那一代工程師至今值得驕傲的！
關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室的另一趣事是，類似SBT-5 示波器，體積大，重量將近100斤（48Kg）， 所以每次必須要配備堅(jiān)固的儀器車方能使用，這就免不了要搬上搬下，不要說是女教師，就是一個(gè)身強(qiáng)力壯的男教師，一個(gè)人也搬不動，所以每次實(shí)驗(yàn)使用，總會有兩個(gè)大男生負(fù)責(zé)搬運(yùn)，好在那時(shí)大家能吃苦，完全不在乎，但是在八十年代初期，作為一個(gè)研發(fā)工程師，看到國外Tektronix， HP，日本等國家的臺式，便攜式晶體管示波器大量擁現(xiàn)時(shí)，我們不甘落后，加快了示波器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，開始進(jìn)入了一個(gè)晶體管，集成電路混合式示波器的時(shí)代。
晶體管及集成電路示波器時(shí)代
進(jìn)入60年代后，由于晶體管興起及廣泛應(yīng)用，促進(jìn)并帶來“固態(tài)革命”效應(yīng)，以美國HP和Tektronix為代表的儀器公司，對示波器提出了新的要求，示波器產(chǎn)品的帶寬不斷提升，60年代未模擬示波器己達(dá)到100MHz以上，至70年代末涌現(xiàn)了很多新的便攜式示波器，帶寬達(dá)到了350MHz—500MHz。一些高端客戶對示波器產(chǎn)品提出了更多更高的要求：高帶寬，高精度，高可靠性，顯示要聚焦更精細(xì)，亮度更明亮，數(shù)碼顯示和數(shù)據(jù)存儲也被強(qiáng)烈要求，與機(jī)算機(jī)接口形成自動化測量的概念也出現(xiàn)了（HP在60年代中期發(fā)布了HP-IB總線，Tektronix等儀器公司先后響應(yīng)，70年代中期HP-IB上升為IEEE488標(biāo)準(zhǔn)，簡稱為GPIB）。另一方面，印刷電路板（PCB）的應(yīng)用也開始逐漸普遍，從早期的單層單面，到單層雙面，直至多層印刷電路板的應(yīng)用，代表了當(dāng)時(shí)的科技水平?；鶢柋龋↗ack Kilby ）于1959年把晶體管，電阻，電容等元器件用熱焊方式讓它們集成在微電子平板上，用細(xì)線互連的集成電路在60年代中期進(jìn)入商業(yè)實(shí)用階段。按照摩爾定律，示波器用的集成電路的集成度越來越高，體積，功耗越來越小，從而對示波器更新?lián)Q代起到了巨大的推進(jìn)作用。HP， Tektronix當(dāng)時(shí)都擁有自己的印刷電路板裝聯(lián)工廠，自我配套的儀器專用集成電路工廠，這也是這些偉大公司能執(zhí)示波器牛耳的一個(gè)重要因素！為了能讓讀者看清并留下清晰的印象，特地挑選了在60年代Tektronix推出的幾個(gè)經(jīng)典產(chǎn)品Tek503， Tek547 及Tek564供大家了解。
進(jìn)入70年代后期，模擬示波器達(dá)到了頂盛時(shí)期，HP公司前后推出了一系列各具特色的示波器。1972年推出的HP1200A系列示波器，雖然帶寬只有500KHz，但是這款產(chǎn)品力求操作簡便，使用可靠；另一款1700系列，帶寬從35MHz-75MHz，配有電池，達(dá)到了交直流兩用；1982年，HP1980A系列，更新?lián)Q代的100MHz 通用示波器，也得到用戶的認(rèn)可；HP1727A系列存貯示波籬，帶寬達(dá)到了275MHz，表現(xiàn)出了很高的水準(zhǔn)；最為精彩的是，1982年，HP1745A/1746A成了HP發(fā)布的最后一款模擬示波器，并且在全行業(yè)內(nèi)，率先跨入教字示波器時(shí)代。下列展現(xiàn)左邊是HP1200A，中間是HP1745A，右邊是HP1707B，可供各位認(rèn)識。
HP最經(jīng)典的1740系列產(chǎn)品是當(dāng)時(shí)模擬示波器的主流產(chǎn)品，如下圖所示，這個(gè)產(chǎn)品系列中包含了1715A， 1740A， 1722B， 1744A，1743A等。中間是HP在1969年推出的HP1980A，帶寬為500KHz， 是一臺改進(jìn)型的全晶體管的示波器，右邊是1741A/100MHz， 這是最后一代HP的模擬示波器
Tektronix也在70年代推出了Tek7000系列插件式多功能示波器，用一個(gè)主機(jī)配置多種不同的插件模塊，可以有選擇地形成一個(gè)獨(dú)立的測試系統(tǒng)，開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，校準(zhǔn)及計(jì)量領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，直至80年代，中囯科學(xué)院計(jì)算所，中國計(jì)量科學(xué)院等單位還在應(yīng)用這些產(chǎn)品和選件，最具代表性的幾個(gè)系列：Tek7904/500MHz， Tek7854/400MHz， Tek7704/200MHz， Tek7603/100MHz。由于當(dāng)時(shí)“巴黎統(tǒng)籌委員會”的限制，中國科學(xué)家及工程師能用上這款產(chǎn)品極為珍貴，所以有專人保管，研究所內(nèi)研究人員的借用手續(xù)嚴(yán)格的超乎想象！
圖示所展示的TEK 7000系列中4插件和3插件的典型產(chǎn)品。
另一款Tektronix獲專利最多，最受全球科技人員和工程師歡迎的Tek485/350MHz， Tek475/200MHz， Tek465/100MHz便攜式產(chǎn)品，一直到模擬示波器在80年代初被數(shù)字示波器取代后，仍然被很多客戶延用到了90年代初，成了模擬示波器的絕版。
中國儀器行業(yè)從事示波器研發(fā)和制造的公司，在這個(gè)轉(zhuǎn)型期也前后推出了一系列晶體管及集成電路的示波器產(chǎn)品。臺式及插件式較著名的有ST-16，7MHz， SBM14， 雙蹤100MHz， SR8， 雙蹤15MHz等，如前所述，不同工廠（那時(shí)國內(nèi)還不流行稱公司）都可以用這個(gè)名稱和這個(gè)規(guī)格在生產(chǎn)，銷售這些產(chǎn)品。最關(guān)鍵的示波器核心部件示波管（CRT）， 國內(nèi)主要供應(yīng)商為南京華東電子管廠（741廠），以及后來的成都紅光電子營廠（773廠）。示波管也由圓形管發(fā)展了矩型管，與國外相比，示波管最大的缺陷是當(dāng)初沒有內(nèi)刻度，需要制造廠自己加濾色片時(shí)，同時(shí)要有亞克力刻線屏，可以想像，用戶使用時(shí)必須正對著屏幕讀取數(shù)值，即使這樣，讀數(shù)誤差也在所難免！
中國市場對CRT模擬示波器的研發(fā)，制造和應(yīng)用，一直延續(xù)到90年代初。當(dāng)時(shí)示波器制造工廠的運(yùn)行狀態(tài)，無論裝配和調(diào)試，按照工序流程，以縱向或橫向流水作業(yè)為主要形式，產(chǎn)線調(diào)試人員必須要有一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，模擬示波器調(diào)試通過率在很大程度上會因人而異，人的因素比流程更重要。
中國改革開放的80年代初期，大量中，低檔示波器涌入中國，很多中國示波器廠用技貿(mào)合作，SKD散件引入，以美國，日本為主體的示波器幾乎占據(jù)了中國市場。當(dāng)時(shí)的機(jī)電部儀器處和中國電子學(xué)會測試/測量學(xué)會組織了專家學(xué)者，對這些進(jìn)口示波器開展了“引進(jìn)，消化，吸收，創(chuàng)新”分析研究活動，我選取了當(dāng)時(shí)的幾個(gè)代表性示波器產(chǎn)品讓大家有個(gè)基本了解：
- Tek2200系列
- 日本巖崎SS5700系列
- 日本菊水COS6000/5000系列
- 日本松下VP-5512A/VP-5520系列
- 日本日立V-1050F/V-222系列
- 日本利達(dá)LBO-524/522系列
- 日本天樂CS-1040/1020系列
- 荷蘭飛利浦PM3300系列等
如同過去軍閥割據(jù)時(shí)代，國內(nèi)示波器廠各找對象，代工制造，銷售，大家還爭的你死我活，確實(shí)不可思議！在所有這些產(chǎn)品中，Tektronix的2235示波器水平最高，這款便攜式100MHz示波器釆用大板結(jié)構(gòu)，與常規(guī)同類產(chǎn)品相比，節(jié)約70%內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，整機(jī)散熱不用風(fēng)扇，大膽科學(xué)地用機(jī)架，蓋板等傳導(dǎo)方式散熱，可靠性大幅提高。
下列圖示的不同公司的示波器是我們當(dāng)年進(jìn)行國產(chǎn)化技術(shù)分析和消化吸收的樣品，從而開始了國產(chǎn)示波器升級換代和快速發(fā)展。
中國示波器企業(yè)在當(dāng)時(shí)面臨進(jìn)口示波器嚴(yán)重沖擊，同時(shí)關(guān)鍵元器配套缺乏，確實(shí)困難重重：基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)落后，元器件配套能力差，技術(shù)壁壘……但是搞示波器產(chǎn)業(yè)的人，大都有一種難分難舍，不忘初心，全心投入的情節(jié)，相關(guān)儀器廠和研究所共同努力，期間也推出了很多更新?lián)Q代的新產(chǎn)品，模擬示波器最高帶寬也做到了300MHz。當(dāng)時(shí)機(jī)電部和海關(guān)總署加重對300MHz以下的示波器的進(jìn)口關(guān)稅，以鼓勵國內(nèi)示波器的發(fā)展。示波器行業(yè)雖然圈子不大，專業(yè)特殊，卻影響很大，我們肩負(fù)著高科技領(lǐng)域?qū)ξ覀兊钠谂??！皼]有測量，就沒有科學(xué)”，在那個(gè)年代過來的人都明白，我們在做的事情，是我們不能放棄的事業(yè)！作為經(jīng)歷過這一段歷史的老兵，我們難以忘記那些艱難奮斗，屢戰(zhàn)屢敗，屢敗屢戰(zhàn)，最終獲勝的時(shí)光！最后我分享如下與我相關(guān)的，當(dāng)年典型的幾款國產(chǎn)模擬示波器產(chǎn)品，以記念我們曾經(jīng)奮斗過的年代，并讓年輕一代對示波器起源和發(fā)展有更多的了解。
致敬前浪
前浪專家本著工匠精神，砥礪前行
中浪需要前事不忘，后事之師
后浪更要中流擊水，浪遏飛舟！
在此RIGOL致敬測試測量儀器前輩匠心風(fēng)骨
“光陰不語流年負(fù)，韶華盡逝壯志酬“
工商網(wǎng)監(jiān)
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