2024年大学物理实验示波器实验报告-示波器实验数据

南昌大學物理试验汇报課程名称：大學物理试验试验名称：数字示波器的使用學院：信息工程學院专业班级：测控技术仪器152班學生姓名：王家桢學号：试验地點：B211座位号：14试验時间：第四面星期二下午一點開始【试验目的】理解示波器的构造和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用措施。學习用示波器观测電信号的波形和测量電压、周期及频率值。通過观测李沙如图形，學會一种测量正弦波信号频率的措施。【试验仪器】VD4322B型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等17171234568910111213141516图8-2VD4322型双踪示波器板面图1、電源開关2、電源指示灯3、聚焦旋钮4、亮度调整旋钮5、Y1(X)信号输入口6、Y2信号输入口7、8、入耦合開关（AC-GND-DC）9、10、垂直偏转因数选择開关（V/格）11、位移旋钮12、位移旋钮13、工作方式选择開关（、、交替、断续）14、扫描速度（時间/格）选择開关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮17、電平调整旋钮【试验原理】一、示波器的构造及简朴工作原理示波器一般由5個部分构成，如图8-3所示：（1）示波管；(2)信号放大器和衰減器（3）扫描发生器；（4）触发同步電路；（5）電源。下面分别加以简朴阐明。荧荧光屏内＋－外触发扫描发生器放大或衰減触发同步放大或衰減X轴输入Y轴输入亮度聚焦辅助聚焦電源YXHKGA1A2電子枪图8-3電路构造图電源YX示波管图8-4示波管示意图示波管重要包括電子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外壳内，裏面抽成高真空。如图8-4所示，下面分别阐明各部分的作用。图8-4示波管示意图（1）荧光屏：它是示波器的显示部分，當加速聚焦後的電子打到荧光上時，屏上所涂的荧光物质就會发光，從而显示出電子束的位置。當電子停止作用後，荧光剂的发光需經一定期间才會停止，称為余辉效应。（2）電子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分构成。灯丝通電後加热阴极。阴极是一种表面涂有氧化物的金属筒，被加热後发射電子。控制栅极是一种顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的電位比阴极低，對阴极发射出来的電子起控制作用，只有初速度较大的電子才能穿過栅极顶端的小孔然後在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通過调整電位以控制射向荧光屏的電子流密度，從而变化了屏上的光斑亮度。阳极電位比阴极電位高诸多，電子被它們之间的電場加速形成射线。當控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的電位调整合适時，電子枪内的電場對電子射线有聚焦作用，因此第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极電位更高，又称加速阳极。面板上的“聚焦”调整，就是调第一阳极電位，使荧光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圆點。有的示波器尚有“辅助聚焦”，实际是调整第二阳极電位。（3）偏转系统：它由两對互相垂直的偏转板构成，一對垂直偏转板Y，一對水平偏转板X。在偏转板上加以合适電压，電子束通過時，其运動方向发生偏转，從而使電子束在荧光屏上的光斑位置也发生变化。轻易证明，光點在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的電压成正比，因而可将電压的测量转化為屏上光點偏移距离的测量，這就是示波器测量電压的原理。2、信号放大器和衰減器0tUx图8-5锯齿波示波管自身相称于一种多量程電压表，這一作用是靠信号放大器和衰減器实現的。由于示波管自身的X及Y轴偏转板的敏捷度不高（约0.1—1mm/V），當加在偏转板的信号過小時，要预先将小的信号電压加以放大後再加到偏转板上。為此设置X轴及Y轴電压放大器。衰減器的作用是使過大的输入信号電压变小以适应放大器的规定，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器受损。對一般示波器来說，0tUx图8-5锯齿波3、扫描系统（扫描发生器）扫描系统也称時基電路，用来产生一种随時间作线性变化的扫描電压，這种扫描電压随時间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波電压，如图8-5所示，這個電压經X轴放大器放大後加到示波管的水平偏转板上，使電子束产生水平扫描。這样，屏上的水平坐標变成時间坐標，Y轴输入的被测信号波形就可以在時间轴上展開。扫描系统是示波器显示被测電压波形必需的重要构成部分。示波器显示波形的原理t0Uy图8-6正弦波假如只在竖直偏转板上加一交变的正弦電压，则電子束的亮點将随電压的变化在竖直方向来回运動，假如電压频率较高，则看到的是一条竖直亮线，如图8-6所示。要能显示波形，必须同步在水平偏转板上加一扫描電压，使電子束的亮點沿水平方向拉開。這种扫描電压的特點是電压随時间成线性关系增長到最大值，最终忽然回到最小，此後再反复地变化。這种扫描電压即前面所說的t0Uy图8-6正弦波假如在竖直偏转板上（简称Y轴）加正弦電压，同步在水平偏转板上（简称X轴）加锯齿波電压，電子受竖直、水平两個方向的力的作用，電子的运動就是两互相垂直的运動的合成。當锯齿波電压比正弦電压变化周期稍大時，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦電压的波形图。三、触发同步的概念图8-7不一样步時波形TyTx3Uyt1245769101112801692547104,118830UxtTx=－图8-7不一样步時波形TyTx3Uyt1245769101112801692547104,118830UxtTx=－Ty７８為了获得一定数量的波形，示波器上设有“扫描時间”（或“扫描范围”）、“扫描微调”旋钮，用来调整锯齿波電压的周期Tx（或频率fx），使之与被测信号的周期Ty（或频率fy）成合适的关系，從而在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波電压是互相独立的。由于环境或其他原因的影响，它們的周期（或频率）也許发生微小的变化。這時，虽然可通過调整扫描旋钮将周期调到整数倍的关系，但過一會儿又变了，波形又移動起来。在观测高频信号時這种問題尤為突出。為此示波器内装有扫描同步装置，让锯齿波電压的扫描起點自動跟著被测信号变化，這就称為整步（或同步）。有的示波器中，需要让扫描電压与外部某一信号同步，因此设有“触发选择”键，可选择外触发工作状态，對应设有“外触发”信号输入端。四、示波器的应用1、示波器观测電信号波形。将待观测信号從或端接入加到Y偏转板，X偏转板加上扫描電压信号，调整辉度旋钮、汇集旋钮、x、y位移旋钮,调整電压偏转因数旋钮和扫描時间旋钮，再调整同步触发電平旋钮，即看到待观测信号波形。2、测量電压运用示波器可以以便测出電压值，实际上示波器所做的任何测量都归結為電压的测量。其原理基于被测量的電压使電子束产生与之成正比的偏转。计算公式為（8-1）式中，y為電子束沿y轴方向的偏转量，用格数（DIV）表达；為示波器y轴的電压偏转因数（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原理是频率与周期成倒数关系：(8-2）信号的周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形的又一种周期在荧光屏上的水平偏转距离而求得（T=扫描速度×一种周期水平距离），故信号的频率便可以算出。（2）李萨如图形法1:11:21:32:3频率比相位差角图8-8李莎如图设将未知频率fy的電压Uy和已知频率fx的電压U1:11:21:32:3频率比相位差角图8-8李莎如图图8列出多种不一样的频率比在不一样相位差時的李萨如图形，不难得出：因此未知频率（8-3）【试验内容及