示波器使用大学物理实验报告 1

示波器使用大学物理实验报告 1

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1、《示波器的使用》实验示范报告【实验目的】1.了解示波器显示波形的原理,了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合;2.熟悉使用示波器的基本方法,学会用示波器测量波形的电压幅度和频率;3.观察李萨如图形。【实验仪器】1、双踪示波器GOS-6021型1台2、函数信号发生器YB1602型1台3、连接线示波器专用2根示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。[实验原理]示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成,1、示波管如图所示,左端为一电子枪,电子枪加热后发出一束电子,电子经电场

2、加速以高速打在右端的荧光屏上,屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下,位置也随之改变。在一定范围内,亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。示波管结构简图示波管内的偏转板2、扫描与同步的作用5如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压,在荧光屏上看到的是一条水平线,如图图扫描的作用及其显示如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡,在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线,如图如果在Y轴偏转板上加正弦电压,又在X轴偏转板上加锯齿形电压,则荧光屏上

3、的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移,其合成原理如图所示,描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期(频率)相同,这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同,则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开,在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形,甚至很复杂的图形。由此可见:(1)要想看到Y轴偏转板电压的图形,必须加上X轴偏转板电压把它展开,这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变,扫描必须是线性的,即必须加锯齿波。(2)要使显示的波形稳定,Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电

4、压频率的比值必须是整数,即:n=1,2,3,示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调,但要准确的满足上式,光靠人工调节还是不够的,待测电压的频率越高,越难满足上述条件。为此,在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置,称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下,再加入“同步”的作用,扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍,从而获得稳定的波形。(1)如果Y轴加正弦电压,X轴也加正弦扫描电压,得出的图形将是李萨如图形,如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令fy、fx分别代表Y轴和X轴电压的频

5、率,nx代表X方向的切线和图形相切的切点数,ny5代表Y方向的切线和图形相切的切点数,则有李萨如图形举例表如果已知fx,则由李萨如图形可求出fy。【实验内容】1.示波器的调整(1)不接外信号,进入非X-Y方式(2)调整扫描信号的位置和清晰度(3)设置示波器工作方式2.正弦波形的显示(1)熟读示波器的使用说明,掌握示波器的性能及使用方法。(2)把信号发生器输出接到示波器的Y轴输入上,接通电源开关,把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置,使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。3.示波器的定标和波形电压、周期

6、的测量(1)把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置(指示灯“VAR”熄灭)。(2)把校准信号输出端接到Y轴输入插座(3)把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端,用示波器测量正弦电压的幅值和周期,并和信号发生器上显示的频率值比较。(4)选择不同幅值和频率的5种正弦波,重复步骤(3),记下测量结果。4.李莎如图形的观测(1)把信号发生器后面50Hz输出信号接到X通道,而Y通道接入可调的正弦信号(2)分别调节两个通道让他们能够正常显示波形(3)切换到X-Y模式,调整两个通道的偏转因子,使图形正常显示

7、(4)调节Y信号的频率,观测不同频率比例下的李萨如图5数据记录1、频率测量示波器频率计数器的测频精度0.01%示波器测频仪器误差3%函数信号发生器测频仪器误差1%+1字I12345示波器计数器频率f0(KHz)55.45421.21015.3288.16964.4138示波器测量频率f1(KHz)57.422.315.88.194.38信号发生器频率f2(KHz)55.4521.2115.338.174.42百分差3.5%5.1%3.1%0.2%-0.8%2、电压测量示波器测量电压仪器误差3%函数信号发生器

8、仪器误差15%+1字I12345示波器测量电压(V)5.684.523.642.961.84信号发生器显示电压(V)5.34.63.63.01.8百分差7.2%-1.7%1.1%-1.3%2.2%3、李莎如图形观察fy:fx1:11:21:3李萨如图形nxnyfy(Hz)fX(Hz)115050125010013501504、不确定度的计算(以第一组数据为例)(1)示波器测量频率f=57.4KHz或(2)函数信号

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