文档介绍：示波器原理实验报告
大连理工大学
大学物理实验报告
院材料学院专业材料物理班级 0705 姓名童凌炜学号 XX67025 实验台号实验时间 XX 年 11 月 18 日,第13周,星期二第 5-6 节
实验名称示波器的原理与使用
教师评语
实验目的与要求:
了解示波器的工作原理
学****使用示波器观察各种信号波形用示波器测量信号的电压、频率和相位差
主要仪器设备:
YB4320G 双踪示波器, EE1641B型函数信号发生器
实验原理和内容: 1. 示波器基本结构
示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成, 其中示波管是核心部分。
示波管的基本结构如下图所示, 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成, 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。
图片已关闭显示,点此查看
电子枪的作用是释放并加速电子束。其中第一阳极称为聚焦阳极, 第二阳极称为加速阳极。通
图片已关闭显示,点此查看
过调节两者的共同作用, 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。偏转系统由X、Y两对偏转板组成, 通过在板上加电压来使电子束偏转, 从而对应地改变屏上亮点的位置。
荧光屏上涂有荧光粉, 电子打上去时能够发光形成光斑。不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。
放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放, 使其幅度适合于观测。
扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示), 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动, 这一过程称为扫描。扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理
如果只在竖直偏转板加上交变电压而X偏转板上五点也是, 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线, 如左图所示:
如果在Y偏转板和X偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压, 电子受水平竖直两个方向的合理作用下, 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动, 在两电压周期相等时, 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形, 显像原理如右图所示:
3. 扫描同步
为了完整地显示外界输入信号的周期波形, 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。当某些因素改变致使周期发生变化时,使用扫描同步功能, 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化, 从而稳定地显示波形。
步骤与操作方法:
1. 示波器测量信号的电压和频率
对于一个稳定显示的正弦电压波形, 电压和频率可以由以下方法读出
Up?p?a?h, f?(b?l)?1
其中a为垂直偏转因数
图片已关闭显示,点此查看
图片已关闭显示,点此查看
图片已关闭显示,点此查看
单位为
V/div或mV/div; h为输入信号的峰-峰高度, 单位div; b为扫描时间系数, 从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出, 单位s/div、ms/div或μs/div; l为输入信号的单个周期宽度, 单位div。
打开电源开关并切换到DC档, 拨动垂直工作方式开关,选择未知信号所在的通道。通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”, 以及它们对应的微调开
关, 使未知信号图形的高度和波形个数便与测量。同时在开关上读出计算所需的a、b值。
调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮,利用荧光屏上的刻度读取l、h值, 并记录。
2. 用示波器直接观察半波和全波整流波形
将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的AB端, CD端送入示波器的CH1或CH2
端。
通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”是信号显示在屏内, 分
别观察整流后的波形, 并记录
3. 李萨如图形测量信号的频率
不使用机内的扫描电压, 而使用两个外界输入的正弦电压分别加载在X、Y偏转板上, 当两个正弦电压的频率相同或呈简单的整数比, 则屏上将显示特殊形状的轨迹, 这种轨迹称为李萨如图形。李萨如图形与X轴和Y轴的最大交点数nx与ny之比正好等于Y、X端的输入电压频率之比, 即
fy:fx?nx:ny
*
图片已关闭显示,点此查看
示波器和函数信号发生器的操作原理略
数据记录与处理/结果与分析: 1. 正弦信号电压和频率的测量:
图片已关闭显示,点此查看
2. 正弦信号、半波整流信号、全波整流信号的图形
图片已关闭显示,点此查看
3. 李萨如图形测量正弦信号的频率
讨论、建议与质疑:
在示波器显示扫描波形图和李萨如图形的原理中, 不同之处在与它们所使用的扫描电压不同。显示扫描波形时, 水平方向加载的是锯齿波的扫描电压, 它能够使电子束从左向右地单方向扫描, 当扫描频率和输入信号的频率相配合时, 就能够显