大学物理实验示波器实验报告.docx
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大学物理实验示波器实验报告
示波器的运用【1】
【试验简介】
示波器是用来显示被不雅测旌旗灯号的波形的电子测量仪器,与其他测量仪器比拟,示波器具有以下长处：
可以或许显示出被测旌旗灯号的波形;对被测体系的影响小;具有较高的敏锐度;动态规模大,过载才能强;轻易构成分解测试仪器,从而扩展运用规模;可以描写出任何两个周期量的函数关系曲线.从而把本来异常抽象的.看不见的电变更进程转换成在屏幕上看得见的真实图像.在电子测量与测试仪器中,示波器的运用规模异常普遍,它可以表征的所有参数,如电压.电流.时光.频率和相位差等.若配以恰当的传感器,还可以对温度.压力.密度.距离.声.光.冲击等非电量进行测量.准确运用示波器是进行电子测量的前提.
第一台示波器由一只示波管,一个电源和一个简略的扫描电路构成.成长到今天已经由通用示波器到取样示波器.记忆示波器.数字示波器.逻辑示波器.智能化示波器等近十大系列,示波器普遍运用在工业.科研.国防等很多范畴中.
KarlFerdinandBraun生平简介
1909年的诺贝尔物理奖得主KarlFerdinandBraun于1897年创造世界上第一台阴极射线管示波器,至今很多德国人仍称CRT为布朗管（BraunTube）.
图8-1KarlFerdinandBraun
【试验目标】
1、懂得示波器的构造和工作道理,熟习示波器和旌旗灯号产生器的根本运用办法.
2、学惯用示波器不雅察电旌旗灯号的波形和测量电压.周期及频率值.
3、经由过程不雅察李沙如图形,学会一种测量正弦波旌旗灯号频率的办法.
【试验仪器】
VD4322B型双踪示波器.EM1643型旌旗灯号产生器.衔接线及小喇叭等
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图8-2VD4322型双踪示波器板面图
1.电源开关2.电源指导灯3.聚焦旋钮4.亮度调节旋钮5.Y1（X）旌旗灯号输进口6.Y2旌旗灯号输进口7.8.入耦合开关（AC-GND-DC）9.10.垂直偏转因数选择开关（V/格）11.
位移旋钮12.
位移旋钮13.工作方法选择开关（
.
.瓜代.断续）14.扫描速度（时光/格）选择开关15.扫描微调掌握旋钮16.程度位移旋钮17.电平调节旋钮
【试验道理】
一.示波器的构造及简略工作道理
示波器一般由5个部分构成,如图8-3所示：
（1）示波管;
（2）旌旗灯号放大器和衰减器（3）扫描产生器;（4）触发同步电路;（5）电源.下面分离加以简略解释.
荧
光
屏
内
＋
－
外触发
扫描
产生器
放大
或衰减
触发
同步
放大
或衰减
X轴输入
Y轴输入
亮度
聚焦
帮助聚焦
电源
Y
X
H
K
G
A1
A2
电子枪
图8-3电路构造图
电源
Y
X
1、示波管
图8-4示波管示意图
示波管重要包含电子枪.偏转体系和荧光屏三部分,全都密封在玻璃外壳内,里面抽成高真空.如图8-4所示,下面分离解释各部分的感化.
（1）荧光屏：
它是示波器的显示部分,当加快聚焦后的电子打到荧光上时,屏上所涂的荧光物资就会发光,从而显示出电子束的地位.当电子停滞感化后,荧光剂的发光需经一准时光才会停滞,称为余辉效应.
（2）电子枪：
由灯丝H.阴极K.掌握栅极G.第一阳极A1.第二阳极A2五部分构成.灯丝通电后加热阴极.阴极是一个概况涂有氧化物的金属筒,被加热后发射电子.掌握栅极是一个顶端有小孔的圆筒,套在阴极外面.它的电位比阴极低,对阴极发射出来的电子起掌握感化,只有初速度较大的电子才干穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加快下奔向荧光屏.示波器面板上的“亮度”调剂就是经由过程调节电位以掌握射向荧光屏的电子流密度,从而转变了屏上的光斑亮度.阳极电位比阴极电位高很多,电子被它们之间的电场加快形成射线.当掌握栅极.第一阳极.第二阳极之间的电位调节适合时,电子枪内的电场对电子射线有聚焦感化,所以第一阳极也称聚焦阳极.第二阳极电位更高,又称加快阳极.面板上的“聚焦”调节,就是调第一阳极电位,使荧光屏上的光斑成为通亮.清楚的小圆点.有的示波器还有“帮助聚焦”,现实是调节第二阳极电位.
（3）偏转体系：
它由两对互相垂直的偏转板构成,一对垂直偏转板Y,一对程度偏转板X.在偏转板上加以恰当电压,电子束经由过程时,其活动偏向产生偏转,从而使电子束在荧光屏上的光斑地位也产生转变.轻易证实,光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电压成正比,因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距离的测量,这就是示波器测量电压的道理.
2.旌旗灯号放大器和衰减器
0
t
Ux
图8-5锯齿波
示波管本身相当于一个多量程电压表,这一感化是靠旌旗灯号放大器和衰减器实现的.因为示波管本身的X及Y轴偏转板的敏锐度不高（约—1mm/V）,当加在偏转板的旌旗灯号过小时,要预先将小的旌旗灯号电压加以放大后再加到偏转板上.为此设置X轴及Y轴电压放大器.衰减器的感化是使过大的输入旌旗灯号电压变小以顺应放大器的请求,不然放大器不克不及正常工作,使输入旌旗灯号产生畸变,甚至使仪器受损.对一般示波器来说,X轴和Y轴都设置有衰减器,以知足各类测量的须要.
3.扫描体系（扫描产生器）
扫描体系也称时基电路,用来产生一个随时光作线性变更的扫描电压,这种扫描电压随时光变更的关系如同锯齿,故称锯齿波电压,如图8-5所示,这个电压经X轴放大器放大后加到示波管的程度偏转板上,使电子束产生程度扫描.如许,屏上的程度坐标变成时光坐标,Y轴输入的被测旌旗灯号波形就可以在时光轴上睁开.扫描体系是示波器显示被测电压波形必须的重要构成部分.
一、示波器显示波形的道理
t
0
Uy
图8-6正弦波
假如只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压,则电子束的亮点将随电压的变更在竖直偏向往返活动,假如电压频率较高,则看到的是一条竖直亮线,如图8-6所示.要能显示波形,必须同时在程度偏转板上加一扫描电压,使电子束的亮点沿程度偏向拉开.这种扫描电压的特色是电压随时光成线性关系增长到最大值,最后忽然回到最小,此后再反复地变更.这种扫描电压即前面所说的“锯齿波电压”,如图8-5所示.当只有锯齿波电压加在程度偏转板上时,假如频率足够高,则荧光屏上只显示一条程度亮线.
假如在竖直偏转板上（简称Y轴）加正弦电压,同时在程度偏转板上（简称X轴）加锯齿波电压,电子受竖直.程度两个偏向的力的感化,电子的活动就是两互相垂直的活动的合成.当锯齿波电压比正弦电压变更周期稍大时,在荧光屏大将能显示出完全周期的所加正弦电压的波形图.
三.触发同步的概念
图8-7不合步时波形
Ty
Tx
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t
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Ux
t
Tx=－Ty
７
８
假如正弦波和锯齿波电压的周期稍微不合,屏上消失的是一移动着的不稳固图形.这种情况可用图8-7解释.设锯齿波电压的周期Tx比正弦波电压周期Ty稍小,比方说Tx/Ty=7/8.在第一扫描周期内,屏上显示正弦旌旗灯号0—4点之间的曲线段;在第二周期内,显示4—8点之间的曲线段,起点在4处;第三周期内,显示8—11点之间的曲线段,起点在8处.如许,屏上显示的波形每次都不重叠,仿佛波形在向右移动.同理,假如Tx比Ty稍大,则仿佛在向左移动.以上描写的情况在示波器运用进程中经常会消失.其原因是扫描电压的周期与被测旌旗灯号的周期不相等或不成整数倍,乃至每次扫描开端时波形曲线上的起点均不一样所造成的.为了使屏上的图形稳固,必须使Tx/Ty=n（n＝1,2,3,…）,n是屏上显示完全波形的个数.
为了获得必定命量的波形,示波器上设有“扫描时光”（或“扫描规模”）.“扫描微调”旋钮,用来调节锯齿波电压的周期Tx（或频率fx）,使之与被测旌旗灯号的周期Ty（或频率fy）成适合的关系,从而在示波器屏上得到所需数量标完全的被测波形.输入Y轴的被测旌旗灯号与示波器内部的锯齿波电压是互相自力的.因为情况或其它身分的影响,它们的周期（或频率）可能产生渺小的转变.这时,固然可经由过程调节扫描旋钮将周期调到整数倍的关系,但过一会儿又变了,波形又移动起来.在不雅察高频旌旗灯号时这种问题尤为凸起.为此示波器内装有扫描同步装配,让锯齿波电压的扫描起点主动跟着被测旌旗灯号转变,这就称为整步（或同步）.有的示波器中,须要让扫描电压与外部某一旌旗灯号同步,是以设有“触发选择”键,可选择外触发工作状况,响应设有“外触发”旌旗灯号输入端.
四.示波器的运用
1.示波器不雅察电旌旗灯号波形.
将待不雅察旌旗灯号从
或
端接入加到Y偏转板,X偏转板加上扫描电压旌旗灯号,调节辉度旋钮.集合旋钮.x.y位移旋钮,调节电压偏转因数旋钮和扫描时光旋钮,再调节同步触发电平旋钮,即看到待不雅察旌旗灯号波形.
2.测量电压
运用示波器可以便利测出电压值,现实上示波器所做的任何测量都归结为电压的测量.其道理基于被测量的电压使电子束产生与之成正比的偏转.
盘算公式为
（8-1）
式中,y为电子束沿y轴偏向的偏转量,用格数（DIV）暗示;
为示波器y轴的电压偏转因数（V/DIV）即（伏/格）.
3.测量频率
（1）周期换算法
周期换算法所根据的道理是频率与周期成倒数关系：
（8-2）
旌旗灯号的周期可以用扫描速度值乘以被测旌旗灯号波形的又一个周期在荧光屏上的程度偏转距离而求得
（T=扫描速度×一个周期程度距离）,故旌旗灯号的频率即可以算出.
（2）李萨如图形法
1:
1
1:
2
1:
3
2:
3
频率比
相位差角
图8-8李莎如图
设将未知频率fy的电压Uy和已知频率fx的电压Ux（均为正弦电压）,分离送到示波器的Y轴和X轴,则因为两个电压的频率.振幅和相位的不合,在荧光屏大将显示各类不合波形,一般得不到稳固的图形,但当两电压的频率成简略整数比时,将消失稳固的关闭曲线,称为李萨如图形.根据这个图形可以肯定两电压的频率比,从而肯定待测频率的大小.
图8列出各类不合的频率比在不合相位差时的李萨如图形,不难
得出：
所以未知频率
（8-3）
【试验内容及请求】
1.示波器：
辉度.聚焦.水温和竖直位移通道选择.触发.电平.幅度因子.扫描因子;
2.旌旗灯号源：
频率.旌旗灯号幅度.波形选择.
3.衔接旌旗灯号源与示波器：
旌旗灯号源输出正弦波旌旗灯号.调节示波器,消失稳固的正弦波,根据波形和幅度因子算出电压有用值,波形和扫描因子算出旌旗灯号频率.
4.将示波器置非扫描档,外接两个旌旗灯号源合成利萨如图.
【试验数据记载与处理】
测定正弦波电压和频率的表格
Hz
电压
幅度因子
峰值距离
电压峰值
有用值
频率
扫描因子
一周期的
程度距离
周期值
频率
利萨如图表格
1000Hz
2000Hz
1000Hz
【思虑题】
1.示波器为什么能显示被测旌旗灯号的波形？
2.荧光屏上无光点消失,有几种可能的原因？
如何调节才干使光点消失？
3.荧光屏上波形移动,可能是什么原因引起的
【附EM1643型函数产生器介绍】
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图8-9函数产生器图
（1）电源开关（POWER）：
按入开.
（2）功效开关（FUNCTION）：
波形选择
正弦波方波和脉冲波三角波和锯齿波
（3）频率微调旋钮FREQVAR：
频率复盖规模10倍.
（4）分档开关（RANGE-HZ）：
（10HZ-2MHZ分六档选择）.
（5）衰减器按钮（ATT）：
开关按入时衰减低30Db.
（6）电压幅度调节旋钮（AMPLITUDE）;幅度可调.
（7）直流偏移调节（DCOFFSET）：
当开关拉出时:
直流电平为-10~+10V持续可调,当开关按入时:
直流电平为零.
（8）占空比调节（PAMP/PULSE）：
当开关按如时:
占空比为本50%~50%;
当开关拉出时:
占空比为10%~90%内持续可调;
频率为指导值÷10.
（9）旌旗灯号输出（OUTPUT）：
波形输出端.
（10）TTLOUT：
TTL电平输出端.
（11）VCF：
掌握电压输入端.
（12）INPUT：
外测频率输入端.
（13）OUTSIDE：
测频方法（内/外）.
（14）SPSS：
单次脉冲开关.
（15）OUTSPSS：
单次脉冲输出.
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