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測試測量行業(yè)奮進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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作為一個在測試/測量行業(yè)辛勤耕耘四十余載的老兵，我們從進入這個行業(yè)開始之際，就被教育和牢記我們所從事的這個光榮行業(yè)的使命感和責任感，有兩位著名科學家的話，一直是我輩的座右銘：俄羅斯科學家門捷列夫說：“沒有測量，就沒有科學”；中國的王大珩院士更精確地說：“儀器儀表是科學研究的“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”，可見我們這個行業(yè)在國民經(jīng)濟和國防科學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，維護和服務等廣泛場合中經(jīng)常會應用的工具和系統(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，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，由當時蘇聯(lián)援建中國“一五”期間的156個項目，幫助我們建立了一個比較完整的工業(yè)體系。但是在這些重大項目中，只有少數(shù)與電子基礎產(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個項目相關(guān)電子基礎產(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）
- —-成都錦江雷達所（785廠）
- —-四川無線電廠（今長虹集團前身）
- —-成都宏明無線電器材廠
- —-哈爾濱電表儀器廠
當時蘇聯(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。1947年511開始量產(chǎn)并推向市場，當時Tek511售價$795美元，市場反應熱烈，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年營運收入1.2M美元，擴展到1959年營收31M美元。進入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引領了電子管示波器產(chǎn)品在全球，特別是歐美地區(qū)的應用，開創(chuàng)了電子管示波器的全盛時代。
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備的聲頻振蕩器，開始了傳奇式的發(fā)展。圖示可見當年創(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)了好些領先的產(chǎn)品，同時也在更寬的儀器領域快速發(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)了一個新的門類，下列圖示分別為HP130A，HP185B系列產(chǎn)品。 同時你也可以看到 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”，這是一個時代的烙印，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，分散，力量薄弱，大家在58年大躍進打了雞血后，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劃調(diào)配，不在國家計劃內(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示波管。當時中國總會出現(xiàn)“上有政策，下有對策”，那個年代的人大家都懂的。更讓現(xiàn)在人看不懂的是，一個示波器的型號名稱，各個廠家都在同樣命名，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)及性能指標等方面與國外初期先進水平差距不大，這是因為這類示波器在國外創(chuàng)新突破后，后來者很容易仿制跟進；同時我們當時在蘇聯(lián)老大哥幫助下建立的基礎產(chǎn)業(yè)配套能力還能適應，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，當初旋鈕大量使用膠木材料，當時的模具水平也能跟上，綜上所述，電子管示波器在我國應用時間特別長，國外公司比我們提前10多年進入了晶體管及集成電路示波器的制造，應用，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年未最主要的應用產(chǎn)品。
在這個期間，以SBT-5示波器為例，廣泛應用在研究所的研制開發(fā)，高校電子實驗室和電工實驗室，工廠制造及計量等測試領域等，為國民經(jīng)濟發(fā)展和人才培育作出了重要的貢獻！當時中國的示波器產(chǎn)品標準，測試，計量和試驗標準，幾乎是把蘇聯(lián)標準全盤接受而轉(zhuǎn)化為中國標準，雖然蘇聯(lián)和我們當時的儀器有“笨大粗”比喻，但是儀器主要應用在軍工領域，蘇聯(lián)對產(chǎn)品的可靠性設計，可靠性試驗要求特別嚴格，我們早期的工程師都對可靠性指標MTBF（Mean Time Between Failure）平均故障間隙時間印象深刻，這個嚴格的培訓和考核應用直至八十年代期間的研發(fā)工程師也人所皆知，運用自如，這是那一代工程師至今值得驕傲的！
關(guān)于高校實驗室的另一趣事是，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，就是一個身強力壯的男教師，一個人也搬不動，所以每次實驗使用，總會有兩個大男生負責搬運，好在那時大家能吃苦，完全不在乎，但是在八十年代初期，作為一個研發(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，我們不甘落后，加快了示波器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，開始進入了一個晶體管，集成電路混合式示波器的時代。
晶體管及集成電路示波器時代
進入60年代后，由于晶體管興起及廣泛應用，促進并帶來“固態(tài)革命”效應，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，亮度更明亮，數(shù)碼顯示和數(shù)據(jù)存儲也被強烈要求，與機算機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，70年代中期HP-IB上升為IEEE488標準，簡稱為GPIB）。另一方面，印刷電路板（PCB）的應用也開始逐漸普遍，從早期的單層單面，到單層雙面，直至多層印刷電路板的應用，代表了當時的科技水平?；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，用細線互連的集成電路在60年代中期進入商業(yè)實用階段。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作用。HP， Tektronix當時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推出的幾個經(jīng)典產(chǎn)品Tek503， Tek547 及Tek564供大家了解。
進入70年代后期，模擬示波器達到了頂盛時期，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，也得到用戶的認可；HP1727A系列存貯示波籬，帶寬達到了275MHz，表現(xiàn)出了很高的水準；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代。下列展現(xiàn)左邊是HP1200A，中間是HP1745A，右邊是HP1707B，可供各位認識。
HP最經(jīng)典的1740系列產(chǎn)品是當時模擬示波器的主流產(chǎn)品，如下圖所示，這個產(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，用一個主機配置多種不同的插件模塊，可以有選擇地形成一個獨立的測試系統(tǒng)，開創(chuàng)了實驗室研發(fā)，校準及計量領域的綜合應用，直至80年代，中囯科學院計算所，中國計量科學院等單位還在應用這些產(chǎn)品和選件，最具代表性的幾個系列：Tek7904/500MHz， Tek7854/400MHz， Tek7704/200MHz， Tek7603/100MHz。由于當時“巴黎統(tǒng)籌委員會”的限制，中國科學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（那時國內(nèi)還不流行稱公司）都可以用這個名稱和這個規(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初沒有內(nèi)刻度，需要制造廠自己加濾色片時，同時要有亞克力刻線屏，可以想像，用戶使用時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)，制造和應用，一直延續(xù)到90年代初。當時示波器制造工廠的運行狀態(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和經(jīng)驗，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。當時的機電部儀器處和中國電子學會測試/測量學會組織了專家學者，對這些進口示波器開展了“引進，消化，吸收，創(chuàng)新”分析研究活動，我選取了當時的幾個代表性示波器產(chǎn)品讓大家有個基本了解：
- 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，整機散熱不用風扇，大膽科學地用機架，蓋板等傳導方式散熱，可靠性大幅提高。
下列圖示的不同公司的示波器是我們當年進行國產(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)在當時面臨進口示波器嚴重沖擊，同時關(guān)鍵元器配套缺乏，確實困難重重：基礎產(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。當時機電部和海關(guān)總署加重對300MHz以下的示波器的進口關(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，我們肩負著高科技領域?qū)ξ覀兊钠谂??！皼]有測量，就沒有科學”，在那個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)，最終獲勝的時光！最后我分享如下與我相關(guān)的，當年典型的幾款國產(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骨
“光陰不語流年負，韶華盡逝壯志酬“
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