文档介绍：北航物理研究性实验报告
专题:模拟示波器的使用及其应用
学号:10151192
班级:101517
姓名:王波
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摘要
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形,便于人们研究各种电现象的变化过程,并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器,也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。
实验目的
了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理,掌握示波器、信号发生器的使用方法;
学****用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法;
学会用连续波方法测量空气速度,加深对共振、相位等概念的理解;
用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电缆中电信号传播速度等测量方法。

模拟示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它主要由阴极射线示波管,扫描、触发系统,放大系统,电源系统四部分组成。
示波管结构图
(1)工作原理
模拟示波器的基本工作原理是:被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器,经延迟级后到Y2放大器,信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。
若Y轴所加信号为图所示的正弦信号,X输入开关S切换到“外”输入,且X轴没有输入信号,则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动,随着Y轴方向信号的提高,由于视觉暂留,在荧光屏上显示一条竖直扫描线。同理,如在X轴所加信号为锯齿波信号,且Y轴没有输入信号,则光点在荧光屏上显示一条水平直线。
正弦信号
锯齿波信号
李萨如图形
当X轴和Y轴同时有频率相同或者成整数比的两个正弦电压输入,此时电子束同时受到两个方向偏转电压的作用,在荧光屏上的光点将显示两个正交谐振动得合成振动图形,即李萨如图形。
不难理解,沿着这种闭合轨道环绕一周后在水平和竖直方向往返的次数与两个方向的频率成正比。即李萨如图形与水平线相交的点数nx及与垂直线相交的点数ny之间的比值与两信号频率之比有如下关系:
fy: fx=nx: ny
(2)结构与使用方法
双踪示波器面板
开机
显示屏右下方为“电源”开关,按下为开,弹出为关。调节“辉度”和“聚焦”旋钮,使光迹亮度适中且最清晰。注意:不可将光点和扫描线调得过亮。否则不仅会使眼睛疲劳,而且长时间停留会使屏幕变黑。
垂直偏转因数和微调
垂直偏转因数(VOLTS/DIV)分12挡,最高为5V/DIV,最低位1mV/DIV。使用垂直“微调旋钮”可连续改变垂直偏转因数。
水平偏转因数和微调
水平偏转因数表示锯齿波扫描的速率,共20挡,-,利用水平“微调旋钮”同样可以连续改变水平偏转因数。
工作方式的选择
“方式”开关置于CH1,屏幕仅显示1通道的信号;置于CH2仅显示2通道的信号;“双踪”是指屏幕显示双踪,以交替或断续方式同时显示1通道和2通道的信号;“叠加”是指显示1通道和2通道信号之和。
触发方式
“自动”为扫描电路自动进行扫描,在没有信号输入或信号没有被触发同步时,屏幕上仍然可以显示扫描线;“常态”则只有触发信号才能扫描,否则屏幕上无扫描线显示。
输入信号耦合
输入信号与示波器有3种连接方式:AC(交流)为交流耦合,按钮处于弹出位置,信号经电容输入,其直流成分被阻隔;DC(直流)为直流耦合,按钮处于按入位置,信号与示波器直接耦合;另有一GND(接地)按钮,按入时输入信号与示波器断开,示波器内部输入端接地。该按钮通常用于准确测量基准或寻迹。

(1)电压的测量
由于电子束在显示屏上偏转的距离与输入电压成正比,所以只要量出被测波形任意两点的垂直间距y就可知两点间的电压u,即
u=Ky
其中,K为灵敏度,也称垂直偏转系数。
如测电压为简谐波,则只要量出电压波形峰-峰的间距y,就可以知其电压的有效值U,即 U=Ky/(2*2^(1/2))
(2)时间的测量
用示波器可直观地测量时间。当扫描电压用锯齿波时,荧光屏上X轴坐标与时间直接相关,信号从波形上某点传至另一点所用时间t,等于该两点间距l乘以观测时的每格扫描时间t0,即t=lt0
(3)声速的测量
S1发出的声波传播到接收器后,在激发起S2振动的同时又被S2的断面所反射。保持接收器端面与发射器端面平