实验12示波器的使用

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1、大学物理实验教案实验名称：示波器的使用1实验目的（1）了解示波器的结构和工作原理，初步掌握示波器的使用方法。（2）观察正弦波和李萨如图形，测量电信号频率值。2实验仪器阴极射线示波器(ST16B)、低频信号发生器（DF1027B）、电信号源(频率取1KHZ或1.2KHZ)。3实验原理示波器是一种能把随时间变化的电压用图象显示出来的电子测量仪器，利用它可展现交流电压随时间变化的波形，可以测量频率、相位、幅度等。利用换能器，还可以将非电学量转换成电学量进行测量。示波器主要由示波管、Y轴偏转系统、X轴偏转系统、显示系统、扫描与同步电路、电源等几大部分组成。理论和实践证明示波管荧光屏上光点

2、偏离中心的距离与示波管偏转板上所加电压的大小成正比，如垂直偏转板上加电压，光点偏离中心的距离为，则：（1）称为垂直偏转板的偏转灵敏度，表示每伏电压所引起光点偏离屏中心的距离。对于一般示波器=0.1—1.0mm/v（示波器ST16B输入灵敏度：≤0.5Vp-p/div）。若已知，从荧光屏上量出光点偏离中心距离值，即可求得值。1）波形形成原理假如Y偏转板加上随时间作正弦变化的电压，X轴偏转板没有加任何电压,此时荧光屏上观察到光点只沿Y轴方向移动,移动的距离正比于,按正弦变化,我们可在荧光屏上看到一条Y轴方向的线段。为了观察正弦电压的波形，Y偏转板上加正弦电压的同时,必须在X轴偏转板上

3、加与时间成正比的电压(),光点将沿X轴方向拉开,荧光屏光点的横向偏离大小与时间成正比,常称此为时间基线.这样在Y轴偏转板加上任意时间变化的电压就可在X方向(时基线)展现出其随时间变化的波形。为了重复观察波形，要求“X”偏转板的电压从零开始随时间成正比增长到一定值后,突然变为零,然后再重复前过程.在这种锯齿波电压作用下光点在水平轴上由左端移动到右端的现象称为扫描,锯齿波电压称为扫描电压,它是由示波器内的扫描发生器产生的,扫描发生器包括扫描闸门、受控恒流源及释抑电路等组成。扫描时间由TIME/DIV钮调节。（扫描电压也可以由机外的扫描发生器产生的脉冲电压提供）为了使荧光屏上的图形稳定

4、，要求周期性反复扫描，而且每次扫描图形要和上次扫描图形相吻合，这就要求扫描电压起点始终和被观察信号每周期的某一确定点（时刻）相对应，这种扫描电压与被观察信号电压的时间关系称为同步。为了实现“同步”，在扫描电压发生器上加一定的同步触发信号，迫使其同步。同步信号源有三种：直接取被观察信号的一部分（示波器内部完成）称为“内同步”；第二种同步信号是从示波器以外获得，同步信号从“X”外接端口输入。这种方法称“外同步”；第三种示波器电源获得称电源同步。一般情况采用内同步，触发方式选“自动auto”。2）李萨如图形和电信号频率的测定两个同频的正弦电压分别加在水平（此时，扫描发生器无效）和垂直偏

5、转板上，在屏上形成的波形形状随两个信号的振幅和相位ΔΦ不同而异，如下图所示，这种图形称为李萨如图形。如果X、Y偏转板上同时加上不同频率的两个正弦信号，其频率之比为整数比时，如（2）式所示，则在屏上也会显示出复杂而稳定的李萨如图形。=表示加在“x”偏转板上的信号Ux的频率，表示加在“y”偏转板上的信号Uy的频率，、为整数。实验上可以通过观察李萨如图形来测量某个信号的频率或两个信号之间的相位之差。如用李萨如图形测频率时，在图形外周引水平和垂直切线，而水平、垂直线与图形切点的数目分别为m和n，如果fy（或fx）的值已知，又从图形中得出m、n值，那另一信号的未知fx（或fy）就可求得。4

6、教学内容（1）观察扫描线（即时基线）开机后，电源指示灯亮，一般屏上将出现亮点或亮线，若无亮点或亮线出现，先把“辉度”旋钮旋大一些，“X轴位移”和“Y轴位移”旋钮调在中间，Y轴耦合方式开关拨到“┻”接地,Y信号对地短接。触发方式开关置“自动”，光屏上应有亮线。把亮线调在屏上中央，再调“聚焦”旋钮，使屏幕亮线最细。（2）观察和描绘信号源电压波形1）用示波器10：1衰减或BNC(不带衰减器)探极旋入仪器Y轴输入插座。2）Y轴耦合方式开关应置AC或DC档。3）根据输入信号的大小，选择“Y轴衰减VOLTS/DIV”和调节“Y轴增益”使屏幕上显示的信号图形大小适中。(以Y轴方向上下各3格，共

7、6格较适宜)4）触发方式：选择“自动”档。5）触发源：选择“内触发”。6）探极接到被测电信号源，调节示波器各旋钮，使屏幕显示周期数为3的稳定正弦波形，设计表格并把波形描绘下来。（3）观察低频信号发生器输出波形1）把信号发生器的输出电压接到示波器的Y输入端，输出电压调到1伏。2）选择适当的Y衰减数值并调节增益微调选钮使屏幕上波形幅度适中。3）信号发生器输出频率分别调到60Hz、700Hz、5KHz，选择适当的扫描时间TIME/DIV档，调节扫描时间微调使屏幕上出现周期数为3的稳定波