示波器的使用實驗報告

1、示波器的使用實驗報告實驗二十三示波器的使用班級姓名學(xué)號同組人日期【實驗?zāi)康摹?、了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)會正確使用示波器。2、 掌握用示波器觀察各種電信號波形、測量電壓和頻率的方法。3、掌握觀察利薩如圖形的方法，并能用利薩如圖形測量正弦信號 的頻率。【實驗儀器】固緯GOS-620型雙蹤示波器一臺，GFG-809型信號發(fā)生器兩臺， 連線若干?！緦嶒炘怼渴静ㄆ魇抢檬静ü軆?nèi)電子束在電場或磁場中的偏轉(zhuǎn)，顯示電壓 信號隨時間變化波形的一種電子觀測儀器。在各行各業(yè)與各個研究領(lǐng) 域都有著廣泛的應(yīng)用。其基本結(jié)構(gòu)與工作原理如下1、示波器的基本結(jié)構(gòu)與顯示波形的基本原理本次實驗使用的是臺灣固緯公司生產(chǎn)

2、的通用雙蹤示波器?；窘Y(jié) 構(gòu)大致可分為示波管（CRT）、掃描同步系統(tǒng)、放大與衰減系統(tǒng)、電 源系統(tǒng)四個部分。“示波管（CRT）”是示波器的核心部件如圖1所 示的?？杉?xì)分為電子槍，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分。1）電子槍電子槍包括燈絲F，陰極K，控制柵極G，第一陽極入1，第二陽極 A2等。陰極被燈絲加熱后，可沿軸向發(fā)射電子。并在熒光屏上顯現(xiàn) 一個清晰的小圓點。2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對互相垂直的金屬偏轉(zhuǎn)板x和y組成，分別控制電 子束在水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)。從電子槍射出的電子束若不受橫向電場的作用，將沿軸線前進(jìn)并 在熒光屏的中心呈現(xiàn)靜止的光點。若受到橫向電場的作用，電子束的 運(yùn)動方向就會偏離軸線，F(xiàn)燈

3、絲，K陰極，G控制柵極，A1、A2第一、第二陽極，Y、X豎 直、水平偏轉(zhuǎn)板圖1示波管結(jié)構(gòu)簡圖屏上光點的位置就會移動。X偏轉(zhuǎn)板之間的橫向電場用來控制光 點在水平方向的位移，y偏轉(zhuǎn)板用來控制光點在豎直方向的位移。如 果兩對偏轉(zhuǎn)板都加上電場，則光點在二者的共同控制下，將在熒光屏 平面二維方向上發(fā)生位移。3）熒光屏熒光屏的作用是將電子束轟擊點的軌跡顯示出來以供觀測。4）顯示波形的原理圖2圖3圖4在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直的亮線，如 圖3所示。在水平偏轉(zhuǎn)板上加“鋸齒波電壓”掃描電壓，使熒光屏上 的亮點沿水平方向拉開。電子的運(yùn)動是兩相互相垂直運(yùn)動的合成。當(dāng) 鋸齒波電壓與正弦電壓的變化周

4、期相等時，在熒光屏上將顯示出一個 穩(wěn)定的正弦電壓波形圖如圖4所示。當(dāng)波形信號的頻率等于鋸齒波頻率的整數(shù)倍時，熒光屏上將呈現(xiàn) 整數(shù)個完整而穩(wěn)定的被測信號的波形，當(dāng)兩者不成整數(shù)倍時，對于被 測信號來說，每次掃描的起點都不會相同，結(jié)果造成波形在水平方向 上不斷的移動。為了消除這一現(xiàn)象，必須使被測信號的起點與掃描電 壓的起點保持“同步”，這一功能由機(jī)內(nèi)“觸發(fā)同步”電路來完成。2、利用利薩如圖測正弦電壓的頻率基本原理通過觀察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對比的方法稱之為利薩如 圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測正弦信號fy加到y(tǒng) 偏轉(zhuǎn)板，將參考正弦信號fx加到x偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)兩者的頻率之比fyfx是

5、整數(shù)時，在熒光屏上將出現(xiàn)利薩如圖。圖5給出了幾種不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個電壓信號頻 率比的條件是屏上出現(xiàn)了利薩如圖形穩(wěn)定不動，方法是對穩(wěn)定不動的 圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設(shè)水平線上的切點數(shù)最 多為NX，豎直線上的切點數(shù)最多為NY，則fyfxnxny圖5的第一個圖形，nx?2, ny?4, Y軸上的信號頻率fy與x軸上 的信號頻率2fx之比為，若fx已知，則fy可求。4【實驗內(nèi)容與步驟】開機(jī)前完成以下準(zhǔn)備工作：掃描微調(diào)、電壓靈敏度微調(diào)置校準(zhǔn)檔（順時針打死）、掃描方式（置自動）、觸發(fā)源選項（置CH1或CH2）、 耦合方式（置AC）；按壓電源按鈕預(yù)熱3分鐘。（2）初始化示波器

6、面板獲得“點”：輝度、聚焦、三個位置旋鈕 置于居中位置，掃描靈敏度置于正交模式。（五居中一歸零）；（3）順時針旋轉(zhuǎn)掃描靈敏度選扭置0.2ms檔獲取掃描線；（4） 利用CH1觀察機(jī)內(nèi)方波校準(zhǔn)信號并作為待測電信號1，記錄其相關(guān)參 數(shù)于黑板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第一行；（5）分別利用CH1與CH2兩個通道觀察左右兩個音頻信號發(fā)生器 提供的10V1000Hz與15V2000Hz的正弦交流信號，并作為待測電信號 2與待測電信號3,記錄其相關(guān)參數(shù)于黑板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第二 行與第三行。（6）掃描靈敏度選鈕置正交模式，按壓下觸發(fā)交替旋鈕，顯示模 式置雙蹤模式觀測不同頻率比的利薩如圖形。（7）申請課堂考核，歸整

7、儀器結(jié)束實驗。【實驗數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果】圖5利薩如圖附表 電信號電壓、頻率的測量數(shù)據(jù)記錄表（11海科曹麗安娜提 供）實驗結(jié)果：詳見下頁附圖（11?？撇茺惏材忍峁┳⒁馐马椥盘柊l(fā)生器、示波器預(yù)熱3分鐘以后才能正常工作。測信號電壓時，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)順時針旋足（校 正位置）；測信號周期時，一定要將掃描速率旋紐的微調(diào)順時針旋足（校正位置）；不要頻繁開關(guān)機(jī)，示波器上光點的亮度不可調(diào)得太強(qiáng)，也不能 讓亮點長時間停在熒光屏的一點上，如果暫時不用，把輝度降到最低 即可。轉(zhuǎn)動旋鈕和按鍵時必須有的放矢，不要將開關(guān)和旋鈕強(qiáng)行旋轉(zhuǎn)、 死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合 方式類似于掛口

8、燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。XXXXX實驗報告實驗名稱：示波器的使用班級溫度同組者12示波器的使用實驗示范報告阿【實驗?zāi)康摹苛私馐静ㄆ黠@示波形的原理，了解示波器各主要組成部分及它 們之間的聯(lián)系和配合;熟悉使用示波器的基本方法，學(xué)會用示波器測量波形的電壓幅 度和頻率；3.觀察李薩如圖形?！緦嶒瀮x器】1、雙蹤示波器GOS-6021型1臺2、函數(shù)信號發(fā)生器YB1602型1 臺3、連接線示波器專用2根示波器和信號發(fā)生器的使用說明請熟讀常用儀器部分。實驗原理示波器由示波管、掃描同步系統(tǒng)、Y軸和X軸放大系統(tǒng)和電源四 部分組成，1、示波管如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子

9、經(jīng)電場加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物發(fā)光形成一亮 點。亮點在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下，位置也隨之改變。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。示波管結(jié)構(gòu)簡圖示波管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板2、掃描與同步的作用如果在X軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的 是一條水平線，如圖圖掃描的作用及其顯示如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而X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，在橫方向不動。我們 看到的將是一條垂直的亮線，如圖如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在X軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電 壓，則熒光屏上的亮點將同時進(jìn)行方向互相垂直的兩種位移，其合成 原理如圖所示，描出了正弦

10、圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期（頻率） 相同，這個正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波 的周期稍有不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微 錯開，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動的圖形，甚至很 復(fù)雜的圖形。由此可見：（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)板電壓頻率與乂軸偏轉(zhuǎn)板電 壓頻率的比值必須是整數(shù)，即：fy?nn=1,2,3, fx示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)，但要準(zhǔn)確的滿足上式， 光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的，待測

11、電壓的頻率越高，越難滿足上述條件。 為此，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)到接近滿足式頻率整數(shù)倍時的條件下，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。（1）如果Y軸加正弦電壓，X軸也加正弦掃描電壓，得出的圖形 將是李薩如圖形，如表所示。李薩如圖形可以用來測量頻率。令fy. fx分 別代表Y軸和X軸電壓的頻率，nx代表X方向的切線和圖形相切的 切點數(shù)，ny代表Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù)，則有nx? fxny李薩如圖形舉例表fy如果已知fx,則由李薩如圖形可求出fy?！緦嶒瀮?nèi)容】1.示波器的調(diào)整（1）不接外信

12、號，進(jìn)入非X-Y方式（2）調(diào)整掃描信號的位置和 清晰度（3）設(shè)置示波器工作方式2.正弦波形的顯示（1）熟讀示波器的使用說明，掌握示波器的性能及使用方法。（2）把信號發(fā)生器輸出接到示波器的Y軸輸入上，接通電源開關(guān)， 把示波器和信號發(fā)生器的各旋鈕調(diào)到正常使用位置，使在熒光屏上顯 示便于觀測的穩(wěn)定波形。示波器的定標(biāo)和波形電壓、周期的測量把Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準(zhǔn)”位 置(指示燈“VAR”熄滅)。把校準(zhǔn)信號輸出端接到丫軸輸入插座把信號發(fā)生器的正弦電壓接到丫軸輸入端，用示波器測量正 弦電壓的幅值和周期，并和信號發(fā)生器上顯示的頻率值比較。選擇不同幅值和頻率的5種正弦波，重復(fù)步驟(3)

13、，記下 測量結(jié)果。4.李莎如圖形的觀測(1)把信號發(fā)生器后面50Hz輸出 信號接到乂通道，而Y通道接入可調(diào)的正弦信號(2)分別調(diào)節(jié)兩個通道讓他們能夠正常顯示波形(3)切換到X-Y 模式，調(diào)整兩個通道的偏轉(zhuǎn)因子，使圖形正常顯示(4)調(diào)節(jié)Y信號 的頻率，觀測不同頻率比例下的李薩如圖數(shù)據(jù)記錄1、頻率測量示波器頻率計數(shù)器的測頻精度0.01%示波器測頻儀器誤差3%示波器測量電壓儀器誤差3%示波器測量頻率f = 57.4KHz ?f?f?Ef?57.4?3%?1.72?2KHzf?57.4?1.8KHz 或 f?57?2KHz函數(shù)信號發(fā)生器測頻f=55.45 KH ?f?f?E0.?01?55.4?51%?ff?55.45?0.56KHz 或 f?55.4?0.6KHz或 0.?01KH0.z0.6KHz示波器測量電壓V1 = 5.