示波器的使用

大学物理实验 示波器的使用 实验简介 实验原理 实验目的 实验内容 实验仪器 实验数据 预习题 思考题 实验简介 示波器是显示电信号随时间变化波形的一种观测仪器 它不仅可以定性观察电路的动态过程 还可以定量测量电信号的电压 电流 周期 频率 相位等各种参数 配合各种传感器 还可以用于各种非电量的测量 如压力 声光信号和人体各种生理参数 它是实验室或生产设备中最常用的仪器设备之一 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周期 3 观察李萨如图形 实验目的 数字示波器结构原理如图 如图8 2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荧光屏上 在屏上形成一亮点在一定范围内 亮点的位移与偏转板上所加电压成正比 1 阴极射线管 1 如果在Y轴偏转板上加正弦电压 波形如图8 4 a 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8 4 a 图8 4 a 2 波形显示原理 如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压 如图8 4 b 所示 这时电子束在荧光屏上的亮点 在波形线性上升时由左匀速地向右运动 当电压突然返回 t t1 时 亮点到达右端后马上回到左端 这一过程不断重复 亮点只在横向运动 在荧光屏上看到的是一条水平线 如图8 4 b 图8 4 b 2 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8 5所示 描出了正弦图形 如果正弦波与锯齿波的周期 频率 相同 这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上 1 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 2 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n 1 2 3 8 1 要满足式 8 1 需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 8 1 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 3 扫描与同步的作用 实验原理 1 坐标法信号测量的周期和电压峰峰值 周期T T t div n 频率f 1 T 电压的峰峰值UPP U div U div 实验原理 2 光标法信号测量的周期和电压峰峰值 周期T T n 3 85ms 1 3 85ms 电压的峰峰值UPP U 实验原理 3 李萨如图形的原理 1 2 1 3 3 2 2 1 例子 GOS6021 DS1102C 型二踪示波器EE1641C型数字函数信号发生 实验仪器 1 示波器的调整和正弦波形的显示 1 熟读示波器的使用说明 掌握示波器的性能及使用方法 2 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 实验内容 2 示波器的定标和波形电压 周期的测量 1 把Y轴放大和扫描频率的旋钮都放在校准位置 2 把校准信号输出端接到Y轴输入插座 3 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 4 选择不同幅值和频率的3种正弦波 重复步骤 3 记下测量结果 实验内容 3 观察李萨如图形 1 将正弦电压输入到Y轴CH1插座和X轴CH2插座 垂直方式按下X Y按键 水平方式选择开关按下X Y按键 2 调节CH1和CH2中偏转因数开关及微调使荧光屏上两路显示的波形幅度相近 3 Y通道信号频率作为待测频率 调节 通道的信号发生器的频率 出现稳定的李萨如图形后 记下5种李萨如图形及相应的信号发生器显示的频率值 见表 实验内容 注意事项不要使光点长时间停留在荧光屏上一点 避免烧坏示波器的荧光屏 1 周期测量要记录频率参考值 周期数 时间值 坐标法还要记录时间格数及单位时间值 2 电压测量要记录电压参考值 电压值 坐标法还要记录电压格数及单位电压值 3 李萨如图形测量要记录图形 图形横边点数 纵边切点数 已知信号频率fx 或fy 4 求出示波器测量的正弦信号周期 频率 与信号发生器频率比较 求出百分差 5 求出示波器测量的正弦信号电压峰峰值 与信号发生器电压峰峰值比较 求出百分差 6 李萨如图形求未知信号的频率 与参考值比 求百分差 实验数据 数据记录及数据处理参考表格 数据记录及数据处理参考表格 数据记录及数据处理参考表格 实验数据 2 数据处理 预习题 1 如果示波器是良好的 但由于各个旋钮位置并未调好 荧光屏上看不见亮点 问哪几个旋钮位置不合适可能会造成这种情况 应该怎样操作才能找到亮点 2