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物理实验报告示波器的使用样稿.doc

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物理实验报告示波器的使用样稿.doc

上传人:梅花书斋 2020/11/25 文件大小:1.32 MB

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物理实验报告示波器的使用样稿.doc

文档介绍

文档介绍:(一)试验名称:示波器使用
我们常见同时示波器是利用示波管内电子束在电场中偏转,显示随时间改变电信号一个观察仪器。它不仅能够定性观察电路(或元件)中传输周期信号,而且还能够定量测量多种稳态电学量,如电压、周期、波形宽度及上升、下降时间等。自1931年美国研制出第一台示波器至今已经有70年,它在各个研究领域全部取得了广泛应用,依据不一样信号应用,示波器发展成为多个类型,如慢扫描示波器、取样示波器、记忆示波器等,它们显像原理是不一样。已成为科学研究、试验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最常见仪器。
试验目标
了解示波器基础结构和工作原理,掌握示波器调整和使用方法;
掌握用示波器观察多种电信号波形、测量电压和频率方法;
3、掌握观察利萨图形方法,并能用利萨图形测量未知正弦信号频率。
试验仪器
示波器、信号发生器、公共信号源
试验原理
1、示波器基础结构
示波器结构图1所表示,由示波管(又称阴极射线管)、放大系统、衰减系统、扫描和同时系统及电源等部分组成。
图1 示波器结构图
为了适应多个量程,对于不一样大小信号,经衰减器分压后,得到大小相同信号,经过放大器后产生大约20V左右电压送至示波管偏转板。
示波管是示波器基础构件,它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成,被封装在高真空玻璃管内,结构图2所表示。电子枪是示波管关键部分,由阴极、栅极和阳极组成。
图2 示波管结构
(1)阴极――阴极射线源:由灯丝(F)和阴极(K)组成,阴极表面涂有脱出功较低钡、锶氧化物。灯丝通电后,阴极被加热,大量电子从阴极表面逸出,在真空中自由运动从而实现电子发射。
(2)栅极――辉度控制:由第一栅极G1(又称控制极)和第二栅极G2(又称加速极)组成。栅极是由一个顶部有小孔金属圆筒,它电极低于阴极,含有反推电子作用,只有少许电子能经过栅极。调整栅极电压可控制经过栅极电子束强弱,从而实现辉度调整。在G1控制下,只有少许电子经过栅极,G2和A2相连,所加相位比A1高,G2正电位对阴极发射电子奔向荧光屏起加速作用。
(3)第一阳极――聚焦:第一阳极(A1)程圆柱形(或圆形),有好多个间壁,第一阳极上加有几百伏电压,形成一个聚焦电场。当电子束经过此聚焦电场时,在电场力作用下,电子汇合于一点,结果在荧光屏上得到一个又小又亮光电,调整加在A1上电压可达成聚焦目标。
(4)第二阳极――电子加速:第二阳极(A2)上加有1000V以上电压。聚焦后电子经过这个高电压场加速取得足够能量,使其成为一束高速电子流。这些能量很大电子打在荧光屏上可引发荧光物质发光。能量越大就越亮,但不能太大,不然将因发光强度过大造成烧坏荧光屏。通常来说,A2上电压在1500V左右即可。
(5)偏转板:由两对相互垂直金属板组成,在两对金属板上分别加以直流电压以控制电子束位置。合适调整这个电压能够把光点或波形移到荧光屏中间部位。偏转板除了直流电压外,还有待测物理量信号电压,在信号电压作用下,光点将随信号电压改变而改变,形成一个反应信号电压波形。
(6)荧光屏:荧光屏(P)上面涂有硅酸锌、钨酸镉、钨酸钙等磷光物质,能在高能电子轰击下发光。辉光强度取决于电子能量和数量。在电子射线停止作用前,磷光要经过一段时间才熄灭,这个时间称为余辉时间。余辉使我们能在屏上观察到光电连续轨迹。
自阴极发射电子束,经过第一栅极(G1)、第二栅极(G2)、第一阳极(A1)、第二阳极(A2)加速和聚焦后,形成一个细电子束。垂直偏转板(常称作y轴)及水平偏转板(常称x轴)所形成二维电场,使电子束发生位移,位移大小和x、y偏转板上所加电压相关:
式(1)中Sy和Dy为y轴偏转板偏转灵敏度和偏转因数,Sx和Dx为x轴偏转板偏转灵敏度和偏转因数。它们均和偏转板参数相关,是示波器关键技术指标之一。 
2、双踪示波器原理
电子开关使两个待测电压信号和周期性地轮番作用在Y偏转板,这么在荧光屏上忽而显示信号波形,忽而显示信号波形。因为荧光屏荧光物质余辉及人眼视觉滞留效应,荧光屏上看到是两个波形。当扫描信号周期和被测信号周期一致或是整数倍,屏上通常会显示出完整周期正弦波形。
图3双踪示波器原理方框图
3、示波器显示波形原理
由式(1),y轴或x轴位移和所加电压相关。图4所表示,在x轴偏转板上加一个随时间t按一定百分比增加电压Vx,光点从A点到B点移动。假如光点抵达B点后,Vx降为零(图中坐标轴上Tx点),那么光点就返回到A点。若以后Vx再按上述规律改变(Vx和Tx相同),光点会重新由A移动到B。这么Vx周期性改变( 锯齿波),而且因为发光物质特征使光迹有一定保留时间,于是就得到一条“扫描线”,称为时间基线。
图4 波形显示原理
假如在x轴加有