示波器的調(diào)整與使用(測聲速)

1、預(yù)習(xí)思考題:1.如果示波器是良好的，但由于各個旋鈕位置并未調(diào)好，如果示波器是良好的，但由于各個旋鈕位置并未調(diào)好，熒光屏上看不見亮點，問哪幾個旋鈕位置不合適可能熒光屏上看不見亮點，問哪幾個旋鈕位置不合適可能會造成這種情況？應(yīng)該怎樣操作才能找到亮點？會造成這種情況？應(yīng)該怎樣操作才能找到亮點？2.示波器和信號發(fā)生器都良好，但顯示屏始終顯示是二示波器和信號發(fā)生器都良好，但顯示屏始終顯示是二條直線，這是什么原因造成的？如何解決？條直線，這是什么原因造成的？如何解決？【實驗介紹】【實驗介紹】示波器是顯示電信號隨時間變化波形的一種觀測儀器。它示波器是顯示電信號隨時間變化波形的一種觀測儀器。它不僅可以定性觀察

2、電路的動態(tài)過程，還可以定量測量電信不僅可以定性觀察電路的動態(tài)過程，還可以定量測量電信號的電壓、電流、周期、頻率、相位等各種參數(shù)。配合各號的電壓、電流、周期、頻率、相位等各種參數(shù)。配合各種傳感器，還可以用于各種非電量的測量，如壓力、聲光種傳感器，還可以用于各種非電量的測量，如壓力、聲光信號和人體各種生理參數(shù)。它是實驗室或生產(chǎn)設(shè)備中最常信號和人體各種生理參數(shù)。它是實驗室或生產(chǎn)設(shè)備中最常用的儀器設(shè)備之一用的儀器設(shè)備之一【實驗?zāi)康摹俊緦嶒災(zāi)康摹?了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理。了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理。2學(xué)會使用信號發(fā)生器。學(xué)會使用信號發(fā)生器。3學(xué)會正確使用示波器觀察波形以及

3、測量電壓、周期學(xué)會正確使用示波器觀察波形以及測量電壓、周期和頻率。和頻率。4. 聲速測量聲速測量示波器結(jié)構(gòu)原理示波器結(jié)構(gòu)原理基本調(diào)節(jié)旋鈕CH1基準(zhǔn)線CH2基準(zhǔn)線信息字符，由【READOUT】旋鈕調(diào)節(jié)亮度測試方波信號信號輸入通道及調(diào)節(jié)旋鈕掃描選擇掃描方式選擇測量功能選擇觸發(fā)模式選擇水平調(diào)節(jié)掃描時間調(diào)節(jié)多功能旋鈕外觸發(fā)源輸入端示波器面板示意圖示波器面板示意圖1、陰極射線管、陰極射線管如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場加速以如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場加速以高速打在熒光屏上，在屏上形成一亮點在一定范圍內(nèi)，亮點的位移與偏轉(zhuǎn)板上高速打在熒光屏

4、上，在屏上形成一亮點在一定范圍內(nèi)，亮點的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。所加電壓成正比。2、波形顯示原理、波形顯示原理圖a（1）如果在）如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，波形軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，波形如圖如圖a，而，而X軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩，在橫束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩，在橫方向不動。我們看到的將是一條垂直的亮線，方向不動。我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖如圖a。圖b如果在如果在X軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，如圖如圖b所示。這時電子束在熒光屏上的亮點，所示。這時電子束在熒光屏上的亮點

5、，在波形線性上升時由左勻速地向右運動，當(dāng)電在波形線性上升時由左勻速地向右運動，當(dāng)電壓突然返回（壓突然返回（t = t1）時，亮點到達右端后馬）時，亮點到達右端后馬上回到左端。這一過程不斷重復(fù)，亮點只在橫上回到左端。這一過程不斷重復(fù)，亮點只在橫向運動，在熒光屏上看到的是一條水平線，如向運動，在熒光屏上看到的是一條水平線，如圖圖b。2、波形顯示原理、波形顯示原理（2 2）如果在）如果在Y Y軸偏轉(zhuǎn)板上加軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在正弦電壓，又在X X軸偏轉(zhuǎn)板軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點將同時進行方向互上的亮點將同時進行方向互相垂直的兩種位移，其合成相垂直的兩種位移

6、，其合成原理如圖原理如圖8-58-5所示，描出了所示，描出了正弦圖形。如果正弦波與鋸正弦圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期（頻率）相同，齒波的周期（頻率）相同，這個正弦圖形將穩(wěn)定地停在這個正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。熒光屏上。 2、波形顯示原理、波形顯示原理（1）要想看到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板電壓的圖形，必須加上X軸偏轉(zhuǎn)板電壓把它展開，這個過程稱為掃描。如果要顯示的波形不畸變，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波。（2）要使顯示的波形穩(wěn)定，Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與X軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率的比值必須是整數(shù)，即 n = 1,2,3, （1） 要滿足式(1),需在示波器內(nèi)部加裝了自動頻率跟蹤的裝置，稱為“同步”。在人工調(diào)節(jié)到接

7、近滿足式（1）的條件下，再加入“同步”的作用，掃描電壓的周期就能準(zhǔn)確地等于待測電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形。nffxy3.掃描與同步的作用掃描與同步的作用【實驗原理】1坐標(biāo)法信號測量的周期和電壓峰峰值 周期T=t/div/ T ，頻率 f=1/T 電壓的峰峰值UPP=U/div U (div) 2光標(biāo)法信號測量的周期和電壓峰峰值周期T=T/n =(3.85ms/1)=3.85ms 電壓的峰峰值UPP=U 3. 李薩如圖形的原理yxxynnff1.基本調(diào)節(jié)基本調(diào)節(jié)接通電源開關(guān)，預(yù)熱。接通電源開關(guān)，預(yù)熱?；菊{(diào)節(jié)：各調(diào)節(jié)旋鈕置于居中位置。按下掃描選擇按鈕基本調(diào)節(jié)：各調(diào)節(jié)旋鈕置于居中位置。按

8、下掃描選擇按鈕A ，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)INTEN “輝度輝度”使掃描線亮度適中，過亮容易縮短示波器的使用壽命使掃描線亮度適中，過亮容易縮短示波器的使用壽命; 調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)“FOCUS”使掃描線清晰使掃描線清晰; 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)READOUT顯示信息字符；調(diào)節(jié)顯示信息字符；調(diào)節(jié)X軸與軸與Y軸位移使掃描線位置居中。軸位移使掃描線位置居中。將示波器自帶校準(zhǔn)方波信號分別輸入兩通道，熟悉各功能旋鈕的使用，將示波器自帶校準(zhǔn)方波信號分別輸入兩通道，熟悉各功能旋鈕的使用，練習(xí)單一通道和雙通道的基本操作方法。練習(xí)單一通道和雙通道的基本操作方法。 實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：2. 觀察和測量各種波形信號（正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波等）

9、觀察和測量各種波形信號（正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波等）將信號發(fā)生器輸出信號輸入將信號發(fā)生器輸出信號輸入CH2通道，選擇觸發(fā)源通道，選擇觸發(fā)源“SOURCE”為為CH2，使波形穩(wěn)定；調(diào)節(jié)使波形穩(wěn)定；調(diào)節(jié)“VOLTS/DIV”和和“TIME/DIV”得到一個以上完整周期且得到一個以上完整周期且圖形盡可能占滿屏幕的波形，觀察和記錄各信號的峰圖形盡可能占滿屏幕的波形，觀察和記錄各信號的峰-峰值、周期和頻率。峰值、周期和頻率。3. 觀察李薩如圖形觀察李薩如圖形 圖形正弦波三角波鋸齒波矩形波四脈方波八脈方波待測信號頻率（kHz）電壓靈敏度（VOLTS/DIV），單位：峰-峰垂直距離n1（格）電壓峰-峰

10、值Up-p電壓有效值U時間靈敏度（TIME/DIV），單位：周期個數(shù)nn個周期長度（格）信號周期T，單位：信號頻率f，單位：1. 觀測信號數(shù)據(jù) 【數(shù)據(jù)記錄及處理】【數(shù)據(jù)記錄及處理】2. 觀察李薩如圖形觀察李薩如圖形 fx=500.0Hz圖形NxNyfy（Hz）fy / fx = Nx / Ny【課后思考題】【課后思考題】1. 用示波器觀察波形時，如熒光屏上什么也看不到，會是那些原因，實驗中應(yīng)怎樣調(diào)出其波形？2用示波器觀察波形時，示波器上的波形移動不穩(wěn)定，為什么？應(yīng)調(diào)節(jié)哪幾個旋鈕使其穩(wěn)定？3 測量時，為什么要將波形盡量調(diào)到滿屏？n個周期長度盡量滿屏？4. 示波器的掃描頻率遠大于或遠小于Y軸正弦波

11、信號的頻率時，屏上圖形將是什么情形？聲速的測定聲速的測定【實驗?zāi)康摹俊緦嶒災(zāi)康摹?. 通過測定聲波在空氣中傳播的速度，了解聲波的特性。用共振干涉法和相位比較法測量空氣中的聲速，加深震動合成和波動干涉理論的理解。1.了解壓電換能器的功能，進一步熟悉示波器、信號發(fā)生器的使用。超聲信號發(fā)生器超聲信號接收器測微鼓輪刻度尺圖4 聲速測定儀連接線路：連接線路：將信號源的正弦波信號輸出端與聲速測定儀的超聲波發(fā)生器連接（內(nèi)正外負(fù)），示波器CH1探極與正弦波信號輸出端連接，示波器CH1探極與聲速測定儀的超聲波接收器連接，兩換能器間的距離調(diào)到5cm左右。 打開信號源電源，輸出波形選正弦波，輸出頻率在30kHz-4

12、0 kHz。仔細調(diào)節(jié)示波器，使屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波波形。此時示波器接收到的信號強度可能較弱，因此在調(diào)節(jié)時需適當(dāng)提高示波器的電壓靈敏度以便放大信號。 尋找換能器的諧振頻率0。調(diào)節(jié)信號源的輸出頻率，將輸出頻率從30kHz逐步增大，同時仔細觀察示波器屏幕上信號振幅的變化，當(dāng)信號源的輸出頻率與換能器的諧振頻率相差太大，示波器上顯示出的波形振幅就會很小甚至就是一條水平線（如左下圖），當(dāng)信號源的輸出頻率與換能器的諧振頻率接近甚至相等時，示波器上顯示出的波形振幅達到最大（如右下圖），此時信號源的輸出頻率就是換能器的諧振頻率?！緦嶒瀮?nèi)容】【實驗內(nèi)容】2. 駐波法：逐步增加兩換能器之間的距離，記錄下每次信號振

13、幅變化到最大時的數(shù)據(jù)，此時接收換能器的位置li，連續(xù)測10點 1. 熟悉儀器請參照有關(guān)內(nèi)容，熟悉信號源及示波器面板上各按鈕和旋鈕的作用以及它們的操作方法，特別應(yīng)注意相關(guān)的注意事項。3.相位比較法保持相同連接，示波器水平顯示選擇X-Y，調(diào)節(jié)電壓靈敏度，使屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的、大小適中的李薩如圖形，逐步增加兩塊換能器間的距離，屏幕上的李薩如圖形會做周期性的改變。選直線做初始狀態(tài)，以后每當(dāng)出現(xiàn)與初始直線斜率相同的斜線時記錄下接收器的位置li，連續(xù)測10個點，將數(shù)據(jù)記錄表格中 儀器條件、溫度測量值及共振頻率記錄儀器分度值測量值聲速測定儀鼓輪0.01mm0.005mm另表信號發(fā)生器1Hz1Hz37400Hz溫度計【數(shù)據(jù)記錄及處理】【數(shù)據(jù)記錄