測試測量行業奮進前行四十余載的前浪

為我們傾情講述

中國示波器發展的根與源

作為一個在測試/測量行業辛勤耕耘四十余載的老兵，我們從進入這個行業開始之際，就被教育和牢記我們所從事的這個光榮行業的使命感和責任感，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”，工業生產的“倍增器”，軍事上的“戰斗力”，國民活動中的“物化法官”。

可見我們這個行業在國民經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品和技術，是每一位電子工程師在研發，制造，維護和服務等廣泛場合中經常會應用的工具和系統，幾乎可以作為測試/測量中最有代表性的產品被大家熟知。下面我將根據我的閱歷和體驗，向朋友們分享和介紹示波器在中國的演變經歷。

新中國成立之初

當時，中國處在一窮二白，百廢待興的階段，由當時蘇聯援建中國“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體系。但是在這些重大項目中，只有少數與電子基礎產業有關，我查閱過往的一些資料中，僅發現如下這 11 個項目相關電子基礎產業：

• 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

當時蘇聯的儀器水平不高，但是電子管產業世界一流，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業起了重要的配套作用， 中國示波器行業也是在 50年代后期開始逐步建立起來的。

從全球范圍看， 1946年二戰勝利后， 在美國俄勒岡州波特蘭市附近的Beaverton，由兩位年輕發明家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。

圖1：Howard Vollum 、 Jack Murdock和第一臺商用示波器

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動，具有觸發掃描電路，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，每年投產一系列新產品，隨著 Tek512，513，514，515等一系列電子管示波器推出，Tektronix站穩了腳跟，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,繼續推出了Tek503、545A、533A、547、564等帶有插件模塊的升級產品，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品在全球，特別是歐美地區的應用，開創了電子管示波器的全盛時代。

圖2：Tek503、545A、533A、547

1939年，在美國加州硅谷，兩位年輕的工程師Bill Hewlett和Dave Packard合伙創業，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決定排名前后的 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，開始了傳奇式的發展。

圖3：當年創業的車庫，后被加州政府命名為“硅谷誕生地”（左）兩位偉大的創始人Bill 和 Dave（右）

由于二戰期間美國政府的需要，HP公司在微波測試及信號發生器等方面開發了很多領先的產品，同時也在更寬的儀器領域快速發展。HP涉足示波器產品始于1956 年，首先推出的電子管示波器為HP130A/300KHz、HP150A/10MHz；60 年代初，HP 相繼推出了 HP185A/500MHz和HP185B/1000MHz取樣示波器，開創了一個新的門類，如下圖所示。

圖4：HP185A和HP185B，HP150A生產的現場以及創始人Dave Packard 1956 年在芝加哥展示會上介紹 HP150A 產品

50年代末至80年代初

中國對電子管示波器的研制，生產和使用，自五十年代末開始，直至八十年代初，整整沿續了 20 多年。毫不諱言地說，在很多年以來，我們的示波器技術和發展與囯外先進水平，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典的明星產品，帶寬10MHz、重量 48Kg，基本是仿照當年Tektronix同類產品而推出的，60年代初期，中國的 SBT-5出口到很多第三世界國家，成為一個主流產品。

圖5：SBT-5示波器

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。

圖6：中國市場推出的電子管示波器

在 70 年代期間，全國約有130多家生產示波器的儀器廠，如同今日一哄而上的產業一樣，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配，不在國家計劃內的就無法生產示波器，所以期間聽聞發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“上有政策，下有對策”，那個年代的人大家都懂的。更讓現在人看不懂的是，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、版權概念，互相抄襲是常見現象！

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品，但在技術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新突破后，后來者很容易仿制跟進；同時我們當時在蘇聯老大哥幫助下建立的基礎產業配套能力還能適應，這類產品的核心零部件，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、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和應用，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年末最主要的應用產品。

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，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，為國民經濟發展和人才培育作出了重要的貢獻！當時中國的示波器產品標準、測試、計量和試驗標準，幾乎是把蘇聯標準全盤接受而轉化為中國標準，雖然蘇聯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，蘇聯對產品的可靠性設計，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)平均故障間隙時間影響深刻，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！

趣事分享

關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涌現時，我們不甘落后，加快了示波器產品的更新換代， 開始進入了一個晶體管，集成電路混合式示波器的時代。

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，數碼顯示和數據存儲也被強烈要求，與計算機接口形成自動化測量的概念也出現了（HP在 60年代中期發布了 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。基爾比(Jack 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，從而對示波器更新換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示波器牛耳的一個重要因素！

圖7：60年代 Tektronix推出的幾個經典產品Tek503、Tek547及 Tek564

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，更新換代的100MHz通用示波器，也得到用戶的認可；HP1727A系列存貯示波器，帶寬達到了275MHz，表現出了很高的水準；最為精彩的是，1982年，HP1745A/1746A成了HP發布的最后一款模擬示波器，并且在全行業內，率先跨入數字示波器時代。

圖8：HP1200A（左）、HP1745A（中）、HP1707B（右）

圖9：HP最經典的1740系列產品是當時模擬示波器的主流產品（左）、HP在1969年推出的 HP1980A，帶寬500KHz,

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，開創了實驗室研發，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“巴黎統籌委員會”的限制，中國科學家及工程師能用上這款產品極為珍貴， 所以有專人保管，研究所內研究人員的借用手續嚴格的超乎想象！

圖10：TEK7000 系列中4插件和3插件的典型產品

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便攜式產品，一直到模擬示波器在80年代初被數字示波器取代后，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。

圖11：Tek485/350MHz、Tek475/200MHz、Tek465/100MHz

中國儀器行業從事示波器研發和制造的公司，在這個轉型期也前后推出了一系列晶體管及集成電路的示波器產品。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（那時國內還不流行稱公司）都可以用這個名稱和這個規格在生產、銷售這些產品。最關鍵的示波器核心部件示波管（CRT)國內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管廠（773廠）。示波管也由圓形管發展了矩型管，與國外相比，示波管最大的缺陷是當初沒有內刻度，需要制造廠自己加濾色片時，同時要有亞克力刻線屏，可以想象，用戶使用時必須正對著屏幕讀取數值，即使這樣，讀數誤差也在所難免！

圖12：ST-16/7MHz、SBM14/雙蹤 100MHz、SR8/雙蹤15MHz

中國市場對 CRT模擬示波器的研發，制造和應用，一直延續到90年代初。當時示波器制造工廠的運行狀態，無論裝配和調試，按照工序流程，以縱向或橫向流水作業為主要形式，產線調試人員必須要有一定的基礎和經驗，模擬示波器調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。

圖13：產線調試人員在調試示波器

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合作，SKD 散件引入，以美國，日本為主體的示波器幾乎占據了中國市場。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、創新”分析研究活動，選取當時的幾個代表性示波器產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

如同過去軍閥割據時代，國內示波器廠各找對象，代工制造、銷售，大家還爭得你死我活，確實不可思議！在所有這些產品中，Tektronix的 2235示波器水平最高，這款便攜式100MHz示波器釆用大板結構，與常規同類產品相比，節約70%內部結構件，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。

圖14：不同公司的示波器是我們當年進行國產化技術分析和消化吸收的樣品，從而開始了國產示波器升級換代和快

中國示波器企業在當時面臨進口示波器嚴重沖擊，同時關鍵元器配套缺乏， 確實困難重重：基礎產業落后，元器件配套能力差，技術壁壘……但是搞示波器產業的人，大都有一種難分難舍，不忘初心，全心投入的情節，相關儀器廠和研究所共同努力，期間也推出了很多更新換代的新產品，模擬示波器最高帶寬也做到了300MHz。當時機電部和海關總署加重對 300MHz以下的示波器的進口關稅，以鼓勵國內示波器的發展。

示波器行業雖然圈子不大，專業特殊，卻影響很大，我們肩負著高科技領域對我們的期盼。“沒有測量，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！作為經歷過這一段歷史的老兵， 我們難以忘記那些艱難奮斗，屢戰屢敗，屢敗屢戰，最終獲勝的時光！

最后我分享如下與我相關的

當年典型的幾款國產模擬示波器產品

以紀念我們曾經奮斗過的年代

并讓后浪們對示波器起源和發展有更多的了解

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”