示波器物理实验报告

1 / 35示波器物理实验报告示波器的使用实验报告【实验目的】1了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合；2熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 【实验仪器】1、双踪示波器 GOS-6021 型 1 台 2、函数信号发生器 YB1602 型 1 台 3、连接线 示波器专用 2 根 实验原理示波器由示波管、扫描同步系统、Y 轴和 X 轴放大系统和电源四部分组成，图片已关闭显示，点此查看1、示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。示波管结构简图 示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用如果在 X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，2 / 35在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图片已关闭显示，点此查看1图扫描的作用及其显示如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，而 X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图图片已关闭显示，点此查看如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，又在 X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见：要想看到 Y 轴偏转板电压的图形，必须加上 X轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与 X轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：3 / 35fy?n n=1,2,3, fx示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步” 。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。如果 Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令 fy、fx 分别代表 Y 轴和 X 轴电压的频率，nx 代表 X 方向的切线和图形相切的切点数，ny 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有图片已关闭显示，点此查看2fyfx?nxny【实验内容】1示波器的调整4 / 35不接外信号，进入非 X-Y 方式 调整扫描信号的位置和清晰度 设置示波器工作方式 2正弦波形的显示熟读示波器的使用说明，掌握示波器的性能及使用方法。把信号发生器输出接到示波器的 Y 轴输入上，接通电源开关，把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置，使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。3示波器的定标和波形电压、周期的测量把 Y 轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置。把校准信号输出端接到 Y 轴输入插座把信号发生器的正弦电压接到 Y 轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。选择不同幅值和频率的 5 种正弦波，重复步骤，记下测量结果。 数据记录 1、频率测量示波器频率计数器的测频精度 % 示波器测频仪器误差 3%图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看示波器测量电压仪器误差 3%35 / 35图片已关闭显示，点此查看4示波器的使用实验示范报告阿【实验目的】1了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合；2熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3观察李萨如图形。【实验仪器】1、双踪示波器 GOS-6021 型 1 台 2、函数信号发生器 YB1602 型 1 台 3、连接线 示波器专用 2 根示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。实验原理示波器由示波管、扫描同步系统、Y 轴和 X 轴放大系统和电源四部分组成，图片已关闭显示，点此查看1、示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，6 / 35屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。示波管结构简图 示波管内的偏转板图片已关闭显示，点此查看2、扫描与同步的作用如果在 X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图片已关闭显示，点此查看图扫描的作用及其显示如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，而 X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图图片已关闭显示，点此查看如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，又在 X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，7 / 35甚至很复杂的图形。由此可见：要想看到 Y 轴偏转板电压的图形，必须加上 X轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与 X轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：fy?n n=1,2,3, fx示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步” 。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。如果 Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令 fy、fx 分别代表 Y 轴和 X 轴电压的频率，nx 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，ny 代表 Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有nx? fxny8 / 35李萨如图形举例表图片已关闭显示，点此查看fy如果已知 fx，则由李萨如图形可求出 fy。 【实验内容】1示波器的调整不接外信号，进入非 X-Y 方式 调整扫描信号的位置和清晰度 设置示波器工作方式 2正弦波形的显示熟读示波器的使用说明，掌握示波器的性能及使用方法。把信号发生器输出接到示波器的 Y 轴输入上，接通电源开关，把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置，使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。3示波器的定标和波形电压、周期的测量把 Y 轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置。把校准信号输出端接到 Y 轴输入插座把信号发生器的正弦电压接到 Y 轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。选择不同幅值和频率的 5 种正弦波，重复步骤，记下测量结果。 4李莎如图形的观测 (1) 把信号发生器9 / 35后面 50Hz 输出信号接到 X 通道，而 Y 通道接入可调的正弦信号(2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到 X-Y 模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示 (4) 调节 Y 信号的频率，观测不同频率比例下的李萨如图数据记录 1、频率测量示波器频率计数器的测频精度 % 示波器测频仪器误差 3%图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看示波器测量电压仪器误差 3%图片已关闭显示，点此查看示波器测量频率f ?f?f?Ef?3%?2KHzf?或 f?57?2KHz函数信号发生器测频f= KH ?f?f?E0.?01?51%?ff?或 f?或 0.?示波器测量电压V1 ?V1?V1?EV?3%?或10 / 35V1?或 V1? 函数信号发生器测量电压V2 ?V2?V2?EV?1 字?15%?或V2?或 V2?注意：一般可写为后面的形式更加科学，因为原始数据的有效数字只有 2 位，不可能经处理后提高精度变成 3 个有效数字。图片已关闭显示，点此查看实验二十三 示波器的使用班级 姓名 学号 同组人日期【实验目的】1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。 【实验仪器】固纬 GOS-620 型双踪示波器一台，GFG-809 型信号发生器两台，连线若干。 【实验原理】示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理11 / 35本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管”是示波器的核心部件如图 1 所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。1）电子枪电子枪包括灯丝 F，阴极 K，控制栅极 G，第一阳极 A1，第二阳极 A2 等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。2）偏转系统偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板 x 和 y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，F 灯丝，K 阴极，G 控制栅极，A1、A2 第一、第二阳极，Y、X 竖直、水平偏转板图 1 示波管结构简图屏上光点的位置就会移动。x 偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y 偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生12 / 35位移。3）荧光屏荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。图片已关闭显示，点此查看4）显示波形的原理 图图片已关闭显示，点此查看2 图 3 图 4在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图 3 所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图 4 所示。当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动。为了消除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步” ，这一功能由机内 “触发同步”电路来完成。2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理13 / 35通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于 1855 年由利萨如所证明。将被测正弦信号 fy 加到 y 偏转板，将参考正弦信号 fx 加到 x 偏转板，当两者的频率之比fyfx是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图。图 5 给出了几种不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为 NX，竖直线上的切点数最多为 NY，则fyfx?nxny图 5 的第一个图形，nx?2，ny?4，Y 轴上的信号频率 fy 与 x 轴上的信号频率2fx 之比为，若 fx 已知，则 fy 可求。图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看14 / 354图片已关闭显示，点此查看【实验内容与步骤】开机前完成以下准备工作：扫描微调、电压灵敏度微调置校准档、扫描方式、触发源选项、耦合方式(置AC)；按压电源按钮预热 3 分钟。初始化示波器面板获得“点”：辉度、聚焦、三个位置旋钮置于居中位置，扫描灵敏度置于正交模式。 ；顺时针旋转扫描灵敏度选扭置档获取扫描线； 利用 CH1 观察机内方波校准信号并作为待测电信号 1，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第一行；分别利用 CH1 与 CH2 两个通道观察左右两个音频信号发生器提供的 10V1000Hz 与 15V2000Hz 的正弦交流信号，并作为待测电信号 2 与待测电信号 3，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第二行与第三行。扫描灵敏度选钮置正交模式，按压下触发交替旋钮，显示模式置双踪模式观测不同频率比的利萨如图形。申请课堂考核，归整仪器结束实验。【实验数据与实验结果】图 5 利萨如图附表 电信号电压、频率的测量数据记录表15 / 35图片已关闭显示，点此查看实验结果：详见下页附图图片已关闭显示，点此查看注意事项1信号发生器、示波器预热 3 分钟以后才能正常工作。2测信号电压时，一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足；测信号周期时，一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足；3不要频繁开关机，示波器上光点的亮度不可调得太强，也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上，如果暂时不用，把辉度降到最低即可。4转动旋钮和按键时必须有的放矢，不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧，以免损坏按键、旋钮和示波器，示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式，切忌生拉硬拽。用示波器测电容摘要： 电容在交流电路中电压发生了变化，相位也发生了变化，而通过示波器可以清楚的观察到这些变化，本实验利用示波器和电容的交流特性，通过实验得出谐振频率的特殊值进而通过公式计算，得出电容器的电容值大小。16 / 35关键词：电容 RLC 谐振频率 阻抗 相位差 电流峰值一、引言电容是电容器的参数之一，对于解决生活及实验中的实际问题，有着很重要的作用，不同电容的电容器因所需不同而被应用在不同的地方，在实验中测电容器的电容，已成为大学物理实验中很重要的一个环节，在此实验中，我们用示波器测量电容的容量，该方法操作简单，且能加深我们对电容和电容性质的理解，巩固我们所学的知识。二、 实验任务 利用示波器测量电容器的电容量 C。 三、 实验仪器200 欧姆电阻一个，10mH 电感一个，信号发生器一台， 双踪示波器一台，面包板一个， 电容一个，导线若干。 四、实验原理 测 RLC 谐振频率RLC 串联电路如图 1 所示：图片已关闭显示，点此查看所加交流电压 U 的角频率为 w ，则电路的的复阻抗为:复阻抗模为:复阻抗的幅角:图片已关闭显示，点此查看17 / 35即该电路电流滞后于总电压的位差值。回路中的电流 I图片已关闭显示，点此查看为上面三式中 ZI 均为频率 f 的函数，当回路中其他元件参图 2 分别为 RLC 串联电路的阻抗，相位差，电流随频率的变化曲线。图片已关闭显示，点此查看其中图-f 曲线称为相频特性曲线；图 i-f 曲线称为幅频特性曲线。由曲线图可以看出，存在一个特殊的频率特点为当图片已关闭显示，点此查看f 呈电容性。 当图片已关闭显示，点此查看f时，0,电流相位滞后于电压，整个电路呈电感性。 图片已关闭显示，点此查看当时，图片已关闭显示，点此查看18 / 35即图片已关闭显示，点此查看或时，=0，表明电路中电流 I 和电压U 同相位，整个电路呈纯电阻性。这就是串联电路谐振现象，此时电路总阻抗的模最小，电流知只要调节 fLC 中任意一个量，电路就能达到谐振。 根据 LC 谐振回路的谐振频率或图片已关闭显示，点此查看可求得五、实验内容1.电路连接如图 1，其中 L=10mH, R=图片已关闭显示，点此查看2用万用电表测出待测电容, U=2V。 。达到极大值，易。3调节信号发生器的频率同时观察两端电压变化，当调至某一频率时，电压最大，测得这个最大值及信号的周期。4.由这个最大值的周期计算出电容的值。 六、19 / 35数据处理和分析测 RLC 谐振频率数据记录表图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看通过图表可知大概在 f= KHz 处 R 上的电压最大。将其代人公式七、实验误差分析1、 系统误差仪器不精确造成误差。示波器图像有厚度，使结果有误差。 图像抖动产生误差。2、偶然误差仪器操作失误造成电路连接错误，从而产生误差。图片已关闭显示，点此查看观察时未使振幅达到最大就进行读数。 读数误差。八、结束语设计性实验是要求我们通过我们自己的设计，20 / 35以达到实验目的，与传统的摄入式教学不同。设计性实验加强了学生的创新意识和能力，培养了学生的独立进行科学实验研究的能力。俗话说实践出真知，只有经过实践检验的知识，才能算得上是真正是知识。在本实验中我们谐振了 RLC 电路的连接方法，并用示波器测量电容，这对增强我们的物理逻辑思维是大有益处的，在测量过程中，尽管实验数据较为繁琐但我们还是耐心的完成了实验，最终的实验结果虽然误差有点大，但是经过误差分析，使我们更好的了解了用示波器测电容的方法。九、参考文献大学物理实验 、 大学物理实验手册图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看内容仅供参考！ 谢谢示波器的调节与使用引言示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能 够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电 路中21 / 35“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件 使信号产生失真、信号的 DC 成份和 AC 成份、信号的噪声值和噪声随时间变化 的情况、比较多个波形信号等。示波器的发展初期主要为模拟示波器， 模拟示波器要提高带宽， 需要示波管、 垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的 A/D 转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用 记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。中期数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从 100%降低至 3%甚至 1%。其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒 40 万 个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。再次，采用多处理器 加快信号处理能力，从多重菜单的烦琐测量参数调节，改进为简单的旋钮调节，甚至完全自动测量，使用上与模拟示波器同样方便。最后，数字示波器与模拟示 波器一样具有屏幕的余辉方式显示， 赋于波形的三维状态， 即显示出信号的幅值、 时间以及幅值在时间上的分布。【实验原理】22 / 35示波器由示波管、扫描同步系统、Y 轴和 X 轴放大系统和电源四部分组成，图片已关闭显示，点此查看1、 示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。示波管结构简图 示波管内的偏转板 2、 扫描与同步的作用如果在 X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图片已关闭显示，点此查看图扫描的作用及其显示如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，而 X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图图片已关闭显示，点此查看如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，又在 X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互23 / 35相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见：要想看到 Y 轴偏转板电压的图形，必须加上 X轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与 X轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：图片已关闭显示，点此查看fyfx?n n=1,2,3,示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步” 。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。如果 Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，24 / 35得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令 fy、fx 分别代表 Y 轴和 X 轴电压的频率，nx 代表 X 方向的切线和图形相切的切点数，ny 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有fyfx?nxny李萨如图形举例表图片已关闭显示，点此查看如果已知 fx，则由李萨如图形可求出 fy。【实验内容】1 示波器的调整不接外信号，进入非 X-Y 方式 调整扫描信号的位置和清晰度 设置示波器工作方式 2 正弦波形的显示熟读示波器的使用说明，掌握示波器的性能及使用方法。把信号发生器输出接到示波器的 Y 轴输入上，接通电源开关，把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置，使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。3示波器的定标和波形电压、周期的测量把 Y 轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放25 / 35在“校准”位置。把校准信号输出端接到 Y 轴输入插座 把信号发生器的正弦电压接到 Y 轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。选择不同幅值和频率的 5 种正弦波，重复步骤，记下测量结果。4李萨如图形的观测 (1) 把信号发生器后面 50Hz输出信号接到 X 通道，而 Y 通道接入可调的正弦信号 (2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到 X-Y 模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示(4)调节 Y 信号的频率，观测不同频率比例下的李萨如图【数据记录】1、频率测量示波器频率计数器的测频精度 % 示波器测频仪器误差 3%图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看电压测量示波器测量电压仪器误差 3%图片已关闭显示，点此查看不确定度的计算(以第一组数据为例) 示波器测量26 / 35频率f ?f?f?Ef?3%?2KHzf?或 f?57?2KHz函数信号发生器测频f= KH ?f?f?Ef?1%?或f?或 f?示波器测量电压V1 ?V1?V1?EV?3%?或V1?或 V1?函数信号发生器测量电压V2 ?V2?V2?EV?1 字?15%?或V2?或 V2?注意：一般可写为后面的形式更加科学，因为原始数据的有效数字只有 2 位，不可能经处理后提高精度变成 3 个有效数字。图片已关闭显示，点此查看【参照文献】普一实验、实验目的1. 了解双踪示波器显示波形的工作原理； 2. 学会利用双踪示波器观测电压信号；3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利27 / 35用其测量正弦信号的频率。 二、实验仪器信号发生器、双踪示波器、探头。 三、实验原理 1. 示波器2. 双踪示波器的原理 3. 示波器显示波形原理如果在 YCH1 或 CH2 端口加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的周期相等时，则显示完整周期的正弦波形，如图 3 ，若在 YCH1 和 YCH2 同时加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。 4. 李萨如图形的基本原理在示波器的 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加上正弦波，当信号的频率比值为简单整数比时，得到李萨如图形。 fx 、 fy 为 x,y 偏转板上信号频率， nx 、 ny 为李萨如图形与假想水平线、垂直线的切点数目。 四、实验内容1. 做好准备工作，设置好示波器； 2. 观察各种波形；3. 测量正弦波的电压峰值、周期和频率，测四组数据。 五、数据处理与分析 1. 测正弦波的电压峰值2. 测正弦波的周期、频率图片已关闭显示，点此查看3. 利用李萨如图形测频率28 / 35图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看六、思考题1. 简述示波器显示电压时间图形的原理。答：高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点， Y 偏转板是水平放置的两块电极， X 偏转板是垂直放置的两块电极，在 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加电压，可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同，周期不同，所得到的图形会不一样。七、注意事项1. 荧光屏上光点亮度不可调得过亮，并且不可将光点固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。2. 示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时不能用力太猛。 3. 双踪示波器的两路输入端 CH1 ， CH2 有一公共接地端，同时使用 CH1 和 CH2 时，接线时应防止将外电路短路大学物理实验报告专业班级： 学号： 姓名实验班号： 实验号：示波器的原理和使用实验目的29 / 351、 了解示波器的工作原理；2、 学会示波器的基本使用方法，为以后的实验打下基础。 实验原理1、 示波器的基本组成部分：示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 2、 示波管左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 3、 示波器显示波形的原理：如果在 X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压，而 X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在 X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出30 / 35的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；Y 轴偏转板电压频率与 X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数。示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步” 。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。4、 李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的 x 轴和 y 轴输入频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。李萨如图形的形成规律为：如果沿x，y 分别作一条直线，水平方向的直线做多可得的交点数为 N，竖直方向最多可得的交点数为 N，则 x 和 y 方向输入的两正弦波的频率之比为 f：f=N：N。 实验仪器与用具SS-5702A 双踪示波器、XD1 信号发生器、XD2 信号发生器。数据记录与处理31 / 351、观察未加信号的光点，练习辉度、聚焦、X轴位置、Y 轴位置的调节，体会相应旋钮的作用，然后加上X 轴扫描信号，从大到小逐步改变扫描时间，观察和体会光点的扫描动作。 2、和练习测量示波器内部产生的校准信号。 固定 Y 轴分度值为/DIV，分别换用不同的扫描时间测量示波器校准信号的周期和频率列表图片已关闭显示，点此查看测量示波器校准信号的峰峰值列表图片已关闭显示，点此查看3 用示波器测量正弦信号的有效值将示波器的 Y 轴分度值微调钮置于校准位置，区分度值 2V/DIV，将 XD2A 信号接入示波器，依次取 XD2A交流电压表的示值为、 、 、 、 。读出相应的峰峰值的格数，计算相应的峰峰值 U(PP)，再由公式 U(eff)=U(PP)/22 计算出电压有效值 U(eff)，将其与示值 U 比较，计算出U，在坐标纸上作出校准曲线。 有效值并作校准曲线图片已关闭显示，点此查看校准曲线：图片已关闭显示，点此查看4、观察李萨如图形，测量未知信号的频率32 / 35将两台信号发生器的信号分别从示波器的 X、Y端口接入，为避免外界影响，将负极接地。将 Y 端口输入的信号固定作为待测信号，取其值为 120Hz，调节 X 端口的输入信号，使 f(y)：f(x)的值分别为1：1，2：1，3：1，3：2，5：2。微调 X 信号尽可能使示波器上出现稳定的波形，记录 X 信号的频率。画出相应的李萨如图形，根