大学 物理实验示波器实验报告示波器实验数据
时间：2020-11-10 12:56:42 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
南昌大学物理实验报告
课程名称: 大学物理实验
实验名称: 数字示波器得使用
学院: 信息工程学院 专业班级: 测控技术仪器152班
学生姓名: 王家桢 学号: 58012１50２8
实验地点: B211 座位号:14
实验时间: 第四周星期二下午一点开始
【实验目得】
了解示波器得结构与工作原理,熟悉示波器与信号发生器得基本使用方法、
学习用示波器观察电信号得波形与测量电压、周期及频率值。
通过观察李沙如图形,学会一种测量正弦波信号频率得方法。
【实验仪器】
VD４３22B型双踪示波器、ＥＭ1643型信号发生器、连接线及小喇叭等
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图8—2 VD43２2型双踪示波器板面图
1、电源开关 2、电源指示灯3、聚焦旋钮４、亮度调节旋钮5、Ｙ1(Ｘ)信号输入口６、Ｙ2信号输入口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、工作方式选择开关(、、交替、断续)14、扫描速度(时间/格)选择开关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮1７、电平调节旋钮
【实验原理】
一、示波器得结构及简单工作原理
示波器一般由5个部分组成,如图8－3所示:(１)示波管;(2)信号放大器与衰减器(3)扫描发生器;(4)触发同步电路;(5)电源、下面分别加以简单说明。
荧
荧
光
屏
内
＋
－
外触发
扫 描
发生器
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
辅助聚焦
电源
Y
X
H
K
G
A1
A2
电子枪
图8-3 电路结构图
电源
Y
X
示波管
图8-4 示波管示意图示波管主要包括电子枪、偏转系统与荧光屏三部分,全都密封在玻璃外壳内,里面抽成高真空。如图8-4所示,下面分别说明各部分得作用、
图8-4 示波管示意图
(1)荧光屏:它就是示波器得显示部分,当加速聚焦后得电子打到荧光上时,屏上所涂得荧光物质就会发光,从而显示出电子束得位置。当电子停止作用后,荧光剂得发光需经一定时间才会停止,称为余辉效应。
(2)电子枪:由灯丝Ｈ、阴极K、控制栅极Ｇ、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成、灯丝通电后加热阴极。阴极就是一个表面涂有氧化物得金属筒,被加热后发射电子。控制栅极就是一个顶端有小孔得圆筒,套在阴极外面。它得电位比阴极低,对阴极发射出来得电子起控制作用,只有初速度较大得电子才能穿过栅极顶端得小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上得“亮度”调整就就是通过调节电位以控制射向荧光屏得电子流密度,从而改变了屏上得光斑亮度、阳极电位比阴极电位高很多,电子被它们之间得电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间得电位调节合适时,电子枪内得电场对电子射线有聚焦作用,所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极电位更高,又称加速阳极。面板上得“聚焦”调节,就就是调第一阳极电位,使荧光屏上得光斑成为明亮、清晰得小圆点、有得示波器还有“辅助聚焦”,实际就是调节第二阳极电位。
(3)偏转系统:它由两对相互垂直得偏转板组成,一对垂直偏转板Y,一对水平偏转板X。在偏转板上加以适当电压,电子束通过时,其运动方向发生偏转,从而使电子束在荧光屏上得光斑位置也发生改变。容易证明,光点在荧光屏上偏移得距离与偏转板上所加得电压成正比,因而可将电压得测量转化为屏上光点偏移距离得测量,这就就是示波器测量电压得原理。
２、信号放大器与衰减器
0tUx图8-5 锯齿波示波管本身相当于一个多量程电压表,这一作用就是靠信号放大器与衰减器实现得。由于示波管本身得X及Y轴偏转板得灵敏度不高(约0.1—1mｍ/V),当加在偏转板得信号过小时,要预先将小得信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。衰减器得作用就是使过大得输入信号电压变小以适应放大器得要求,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、对一般示波器来说,
0
t
Ux
图8-5 锯齿波
３、扫描系统(扫描发生器)
扫描系统也称时基电路,用来产生一个随时间作线性变化得扫描电压,这种扫描电压随时间变化得关系如同锯齿,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得水平偏转板上,使电子束产生水平扫描。这样,屏上得水平坐标变成时间坐标,Y轴输入得被测信号波形就可以在时间轴上展开。扫描系统就是示波器显示被测电压波形必需得重要组成部分、
示波器显示波形得原理
t0Uy
t
0
Uy
图8-6正弦波
如果在竖直偏转板上(简称Ｙ轴)加正弦电压,同时在水平偏转板上(简称Ｘ轴)加锯齿波电压,电子受竖直、水平两个方向得力得作用,电子得运动就就是两相互垂直得运动得合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期稍大时,在荧光屏上将能显示出完整周期得所加正弦电压得波形图。
三、触发同步得概念
图8-7 不同步时波形TyTx3Uyt1245769101112801692547104,118830UxtTx=－Ty
图8-7 不同步时波形
Ty
Tx
3
Uy
t
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4,11
8
8
3
0
Ux
t
Tx=－Ty
７
８
为了获得一定数量得波形,示波器上设有“扫描时间"(或“扫描范围”)、“扫描微调”旋钮,用来调节锯齿波电压得周期Tx(或频率fx),使之与被测信号得周期Ｔy(或频率fy)成合适得关系,从而在示波器屏上得到所需数目得完整得被测波形、输入Ｙ轴得被测信号与示波器内部得锯齿波电压就是互相独立得。由于环境或其它因素得影响,它们得周期(或频率)可能发生微小得改变。这时,虽然可通过调节扫描旋钮将周期调到整数倍得关系,但过一会儿又变了,波形又移动起来。在观察高频信号时这种问题尤为突出、为此示波器内装有扫描同步装置,让锯齿波电压得扫描起点自动跟着被测信号改变,这就称为整步(或同步)。有得示波器中,需要让扫描电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,相应设有“外触发”信号输入端。
四、 示波器得应用
1、示波器观察电信号波形。
将待观察信号从或端接入加到Y偏转板,X偏转板加上扫描电压信号,调节辉度旋钮、聚集旋钮、x、y位移旋钮,调节电压偏转因数旋钮与扫描时间旋钮,再调节同步触发电平旋钮,即瞧到待观察信号波形。
2、测量电压
利用示波器可以方便测出电压值,实际上示波器所做得任何测量都归结为电压得测量。其原理基于被测量得电压使电子束产生与之成正比得偏转。
计算公式为 (８－1)
式中,ｙ为电子束沿ｙ轴方向得偏转量,用格数(ＤIV)表示;为示波器ｙ轴得电压偏转因数(V／DIＶ)即(伏/格)。
３、测量频率
(1)周期换算法
周期换算法所依据得原理就是频率与周期成倒数关系:
(８—2)
信号得周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形得又一个周期在荧光屏上得水平偏转距离而求得(T＝扫描速度×一个周期水平距离),故信号得频率便可以算出。
(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得电压Uy与已知频率ｆx得电压U
1:1
1:2
1:3
2:3
频率比
相位差角
图8-8 李莎如图
图8列出各种不同得频率比在不同相位差时得李萨如图形,不难
得出:
所以未知频率
(８-3)
【实验内容及要求】
1、示波器:辉度、聚焦、水平与竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子;
2、信号源:频率、信号幅度、波形选择、
3、连接信号源与示波器:信号源输出正弦波信号、调节示波器,出现稳定得正弦波,根据波形与幅度因子算出电压有效值,波形与扫描因子算出信号频率。
4、将示波器置非扫描档,外接两个信号源合成利萨如图、
【实验数据记录与处理】
【附上原始数据】
