实验报告-电子示波器使用
时间:2020-10-22 12:33:22 来源:勤学考试网 本文已影响 人
大学物理实验报告
实验3-8 电子示波器的使用
实验任务
1、学会用示波器测量各种波形的电压幅度和周期。
2、能够调节出稳定的李萨如图形,并测出被测信号的频率。
实验仪器、物品及设备
OS-5020型示波器、EE1641B型函数信号发生器、GFG-8015G型函数信号发生器。
重要仪器简介
电子示波器基本构造:1、电子射线示波管;2、扫描发生器;3、同步电路;4、放大部分;5、电源部分。
电子射线示波管:是示波器的核心,它由电子枪、偏转系统和荧光屏组成,密封在一个真空玻璃壳内,作用原理是通过加压使电子射线偏转。
扫描发生器:在水平方向或者垂直方向上加电压,使得荧光屏上出现扫描线。
同步电路:为了观察到稳定的波形,要求Y轴电压信号的周期是X轴的整数倍。而为保证X轴和Y轴信号严格同步,同步电路中采用同步触发,即只有一个信号达到某一确定的状态才对另一信号开始扫描。
放大电路:示波器内设有衰减器和放大器,对小信号进行放大,对大信号进行衰减。
电源:为示波器各部件提供所需电压。
实验原理
利用示波器所做的任何测量,归根结底都是对电压的测量。测量电压时,一般测量其峰-峰值。将被测波形移至示波屏幕中心位置,调节灵敏度开关使波形在屏幕有效工作面积内。利用刻度线读出峰-峰值对应的垂直距离y,则电压的峰-峰值
SKIPIF 1 < 0 =y(cm)·Y轴灵敏度选择(V/div或 SKIPIF 1 < 0 /div)
测量波形的周期时,调节扫描速度选择开关,使荧光屏上显示出2~3个波形周期,读出一个波形周期所对应的水平距离x,则该波的周期为
T=x(cm)·X轴扫描速度选择(s/div、ms/div或 SKIPIF 1 < 0 /div)
李萨如图形:如果两个相互垂直的简谐振动的频率不相同,但它们之间有简单的整数比关系,则和振动的轨迹为有一定规则的稳定的闭合曲线,这样的图形称为李萨如图形。李萨如图形可以用来测量未知频率,令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分别代表X轴和Y轴偏转板上的电压频率, SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 分别代表X和Y方向上的切线和图形相切的切点数,则有
SKIPIF 1 < 0 = 1 \* GB3 ①
如果已知 SKIPIF 1 < 0 ,则由李萨如图形和式 = 1 \* GB3 ①可求出 SKIPIF 1 < 0 。
实验步骤
1、熟悉示波器和信号发生器面板各旋钮的作用,并将各开关置于指定位置,如扫描微调、电压灵敏度微调置校准档(顺时针旋至底)、扫描方式(置自动)、触发源选项(置CH1或CH2)、耦合方式(置AC)。
2、接通电源,并打开开关预热三分钟,输入幅度为2V,频率为1kHz的标准信号,分别调节辉度、聚焦、位移旋钮、光迹旋钮等控制键,使光迹清晰并与水平刻度平行。
3、将信号发生器输出的频率为500Hz和1000Hz的正弦信号接入示波器,通过调整相应的灵敏度开关和扫描速度选择开关,使波形不超出屏幕范围,显示2~3个周期的波形。读出垂直距离y和水平距离x,得到波形的电压峰-峰值和周期。
4、将扫描速度选择开关顺时针旋到“X-Y”位置,分别调节CH1和CH2通道的灵敏度旋钮,使荧光屏上显示的两个波形幅度相近,满满改变标准频率,当荧光屏上形成稳定的李萨如图形时,观察图形,并测出未知信号的频率。
实验数据记录及处理
频率测量结果记录
信号发生器
示波器
测量结果
频率/Hz
电表电压/V
输出衰减/dB
Y轴灵敏度
y
扫描速度
x
SKIPIF 1 < 0
T
1000
2
0
1V/格
4.2格
0.2ms/格
5格
4.2V
1ms
500
2
0
1V/格
4.2格
0.5ms/格
4格
4.2V
1ms
李萨如图形观测记录
SKIPIF 1 < 0
1
2
3
3
SKIPIF 1 < 0
1
1
1
2
SKIPIF 1 < 0
1
0.5
0.33
0.66
SKIPIF 1 < 0
1.0kHz
1.0kHz
1.0kHz
2.0kHz
SKIPIF 1 < 0
1.0kHz
2.0kHz
3.0kHz
3.0kHz
SKIPIF 1 < 0
1
0.5
0.33
0.66
七、数据处理
1、测量信号的电压和周期。
将输出衰减设为0dB,根据实验所得数据有:
当频率f=1.0kHz时候:Upp=y(diu)·Y轴灵敏度(V/div)=1×4.2V=4.2V
T=x(diu)·扫描速度(V/div)=0.2×5ms=1.0ms
当频率f=1.0kHz时候:Upp=y(diu)·Y轴灵敏度(V/div)=1×4.2V=4.2V
T=x(diu)·扫描速度(V/div)=0.5×4ms=2.0ms
将以上数据填入表格中。
观测李萨如图形并测频率。
根据实验所得数据,计算 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,将所得数据填入表格中。
八、实验结论
通过实验所得数据算出的Upp、T与通过所设定的电压幅值、频率算出的Upp实、T实比较,在误差允许的范围内近似相等,说明实验比较成功。
通过实验数据计算,可以验证出 SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,说明知道李萨如和频率fx的情况下,可以求得频率fy
九、误差分析
1、. 示波器上显示的荧光线较粗,取电压值时的荧光线间宽度不准,使电压值不准,人为读数不准。
2、机器系统存在系统误差。
3、信号发生器不协调。
十、思考题
1、如果Y轴信号的频率 SKIPIF 1 < 0 比X轴信号频率 SKIPIF 1 < 0 正大很多,示波器上看到什么情形?相反 SKIPIF 1 < 0 比 SKIPIF 1 < 0 小很多又会看到什么情形?
答:示波器X为扫描信号,一般为 锯齿波。如果是第一种情况,会看到示波器上Y信号图形被左右拉伸得很长。若为第二种情况,有可能会看到一条竖线水平移动。
用示波器测信号频率有什么优点?
答:(1)直观的得到时域图像,有的示波器也可以得到频域的特性,可以测信号电压、电流、频率、周期、有效值、均方根值
(2)设置自动触发捕捉信号。