一、概述

（一）示波器的定义

示波器是一种电子测量设备，其主要功能在于测量并展示电信号的波形图。该设备能够将电信号随时间变化的电压值转化为可视化的图形，以便工程师和技术人员分析及诊断电路性能方面的问题。通过捕捉信号的波形，示波器使观察者得以审视信号的幅度、频率、相位、周期等关键参数，因此在电子工程、通信技术、医疗设备开发等多个领域中，示波器均被视为至关重要的工具。

示波器主要分为两大类别：

1．模拟示波器：此类设备直接将电信号转换成屏幕上的波形图，过程中不涉及数字处理技术的应用。

2．数字示波器：该类示波器首先通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，随后运用数字信号处理技术进行波形的分析和展示。数字示波器相较于模拟示波器，通常拥有更多功能，包括但不限于自动测量、数据存储、触发功能以及波形分析等。

（二）示波器的基本原理

1．信号输入：示波器通过探头或直接连接的方式接收待测电路的电信号。

2．信号放大：输入的电信号往往较为微弱，必须借助前置放大器进行增强，以便适应示波器的显示范围。

3．信号转换（模拟示波器）：在模拟示波器中，放大后的信号主导电子束在垂直方向上的偏转，电子束以恒定速率在水平方向上执行扫描。

4．模数转换（数字示波器）：数字示波器通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号。这一转换过程通常在信号的采样及数字化阶段得以实现。

5．信号处理：数字示波器负责对转换成数字形式的信号进行一系列处理，这些处理包括信号的存储、测量、触发以及分析等环节。

6．显示：示波器的显示屏能够根据信号处理的结果，展示出电信号的波形图。在模拟示波器的运作中，电子束负责在屏幕上绘制波形；而在数字示波器中，显示屏则呈现经过处理的数字信号波形。

7．触发机制：示波器配备了触发机制，能够确保波形稳定地呈现，并使得波形的重复部分得以同步显示，从而便于进行分析。

8．时间基准：示波器提供一个时间基准，通常作为水平扫描的参考，用于测量波形的时间参数。

9．测量仪器：现代示波器普遍配备了自动测量功能，能够对波形的多种参数进行测定，包括但不限于幅度、频率、时间间隔以及相位差等。

10.存储与分析：数字示波器具备存储波形数据的能力，便于进行更为深入的分析工作。

二、行业应用

1．电子电路设计与调试：示波器是电子工程师的重要工具，用于观测电路中的信号波形，分析电路的工作状态，检测和矫正电路中的故障，确保电路的正常工作。

2．数字通信系统调试：在数字通信系统中，示波器用于观察数字信号在传输过程中的波形，帮助设计人员调试系统中的各个模块，确保整个系统的正常运行。

3．无线通信系统测试：示波器可以观察无线信号在空中的传播情况，通过对无线信号的观察，判断系统的传输性能和工作状态，找出其中的问题并加以解决。

4．军事电子系统维护：在军事电子系统的维护工作中，示波器有广泛的应用，无论是雷达系统、导弹控制系统、通信系统等都离不开示波器的帮助。

5．电力系统监测与诊断：示波器在电力系统工程中用于监测电力系统中各种信号的波形，分析系统的工作状态和健康程度，预测潜在的故障风险。

6．汽车电子系统的维修与维护：在汽车电子系统的维修和维护中，示波器有广泛的应用，通过示波器可以观察发动机控制单元输出的各种传感器信号，判断传感器的工作状态和正确性。

7．医疗诊断和研究：示波器在医学领域中的应用包括测量和分析生物信号（如心电图、脑电图等），帮助医生诊断疾病并监测病情变化。

8．教育与科研：示波器在教育和科研中也是重要的工具，用于教学演示和科学研究，帮助学生和科研人员更好地理解电子信号和系统的行为。

9．消费电子：随着自动化制造、智能实验室、新能源汽车、消费类电子等终端垂直行业的快速增长，示波器在这些领域的应用也在不断扩展。

10.航空航天：示波器在航空航天领域中也有应用，用于监测和分析关键电子系统中的信号，确保系统的正常运行和安全。

三、发展趋势

1．技术创新：随着电子技术的迅猛发展，示波器技术亦持续经历着技术革新。从早期的模拟示波器，到现代的数字示波器，再到数字荧光示波器、混合域示波器以及混合信号示波器，示波器技术正向着更高的测量速度、精确度和带宽迈进。

2．国产化进程加速：中国的示波器产业正经历迅猛的发展阶段。政府已颁布一系列政策，旨在鼓励和扶持该行业的进步，同时解决其中的关键技术难题，以实现技术的自主可控。国内企业正逐步崭露头角，不断推动国产示波器技术的创新与突破。

3．市场规模持续增长：全球示波器市场的规模持续增长，并预计在未来数年内将保持扩张趋势。尤其是在5G、物联网、人工智能等新兴技术的推动下，示波器在硬件开发与调试过程中的应用愈发显得至关重要。

4．智能化和网络化：未来的示波器将更加注重智能化与网络化的发展方向。配备内置人工智能算法的示波器将能够自动识别并分类各种信号模式，进而提供迅速的故障定位服务以及优化建议。通过集成云平台和远程访问功能，将实现数据的共享与协作，从而提高团队的工作效率和远程技术支持的能力。

5．绿色环保和高效能：随着环境保护意识和能源效率要求的不断提升，示波器的设计正逐步趋向于更加环保和高效，以迎合市场对环境友好型产品日益增长的需求。

6．集成化和模块化：示波器正日益趋向于集成化与模块化，以满足多样化的测试需求，并提供更为灵活的测量解决方案。

7．软件和数据分析能力的提升：现代示波器普遍装备了功能强大的软件及数据分析工具，能够实现更深入的信号解析和预测功能。

8．价格和性能的平衡：在示波器市场中，各类定位的产品将依据价格与性能的不同需求而发展。其中，低端示波器着重于成本控制，而高端示波器则更注重性能与精度的提升。

9．应对新兴技术挑战：随着量子计算、云计算、大数据等技术的迅猛发展，示波器必须满足这些领域对测试与测量设备提出的更高标准，以支撑尖端研究与技术创新。

10.全球化竞争：在示波器领域，市场竞争异常激烈，全球市场主要由数家行业巨头所主导。这些企业通过持续的创新和新产品的研发，以保持其在市场上的领先地位。

四、市场现状

1．市场规模增长：依据《中国示波器发展现状与前景趋势报告（2024-2030年）》所述，示波器市场正处于积极增长态势。预计至2024年，该市场规模将达到34.6亿美元，并且预计至2029年将增至50.8亿美元，展现出7.99%的年复合增长率。

2．技术创新与产品升级：示波器技术持续发展，新兴的探测技术例如差分探头、光纤接口等，提升了信号捕获的精确度与稳定性。同时，这些技术集成了数据分析与仿真功能，为信号的深入解析提供了更为强大的支持。

3．国产化进程：中国的示波器产业正经历迅猛发展，国内诸多企业正逐步崭露头角，促进国产示波器技术的持续进步，并展现出巨大的国产替代潜力。

4．市场需求分析：示波器在多个领域均有广泛应用，包括消费电子、通讯电子、航空、汽车电子、教学与研究等，市场需求量呈现不断增长的趋势。

5．技术差距与进口替代：国内示波器技术相较于国际先进水平尚存差距，然而国内制造商正加快步伐进行追赶，尤其在中高端市场的国产替代方面显示出其潜力。

6．行业竞争格局：全球示波器市场主要由几家领先厂商占据，在全球市场拥有较大的份额。同时，国内厂商也在积极提升自身的竞争力。

7．价格走势：国内数字示波器的销售均价持续提高，显示出市场对高端产品的需求增长，同时国内产品与国际品牌在价格和技术上存在差异。

8．政策支持与投资：中国政府出台了一系列政策鼓励和支持电子测量仪器行业的发展，为示波器行业的投资和发展提供了良好的环境。

五、结论

随着技术进步，示波器正朝着更高精度、多功能、智能化和网络化方向发展，市场规模持续增长，国产化进程加速，未来发展前景广阔。新故相推，日升不滞，示波器系统带来的契机，不断打破技术上的壁垒对研发的制约，推动科研成果转化落地，助推相关产业设备在各个行业的广泛应用。