示波器的使用學生實驗報告

1、廣州大學學生實驗報告院（系）名稱物理系班 別姓名專業(yè)名稱物理教育學號實驗課程名稱普通物理實驗 I實驗項目名稱電學實驗：示波器的使用實驗時間實驗地點實驗成績指導老師簽名實驗目的 】1了解示波器顯示波形的原理，了解示波器各主要組成部分及它們之間的聯(lián)系和配合； 2熟悉使用示波器的基本方法，學會用示波器測量波形的電壓幅度和頻率； 3觀察李薩如圖形。實驗儀器 】SS-7802A 型1示波器專用1、雙蹤示波器2、函數(shù)信號發(fā)生器3、連接線實驗原理】示波器由示波管、掃描同步系統(tǒng)、 Y 軸和X軸放大系統(tǒng)和電源四部分組成，1. 示波管 如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場加速以高速打在右

2、端 的熒光屏上，屏上的熒光物發(fā)光形成一亮點。亮點在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下，位置也隨之改變。在 一定范圍內(nèi)，亮點的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。示波管結(jié)構(gòu)簡圖示波管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板2. 掃描與同步的作用如果在 X 軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的是一條水平線，如圖圖掃描的作用及其顯示如果在 Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而 X 軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子束的亮點在縱方向隨時間 作正弦式振蕩，在橫方向不動。我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖如果在 Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在 X 軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點將同 時進行方向互相垂直的兩種位移，其合成原理如圖所示，描出了正弦圖形。如果

3、正弦波與鋸齒波 的周期（頻率）相同，這個正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有 不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯開，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形 或不斷地移動的圖形，甚至很復雜的圖形。由此可見：（1）要想看到 Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓的圖形，必須加上X 軸偏轉(zhuǎn)板電壓把它展開，這個過程稱為掃描。如果要顯示的波形不畸變，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波。（2）要使顯示的波形穩(wěn)定， Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與 X 軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率的比值必須是整數(shù)，即：n n=1,2,3,fx示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)， 但要準確的滿足上式， 光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的， 待測電壓的頻

4、率越高，越難滿足上述條件。為此，在示波器內(nèi)部加裝了自動頻率跟蹤的裝置，稱 為“同步”。在人工調(diào)節(jié)到接近滿足式頻率整數(shù)倍時的條件下，再加入“同步”的作用，掃描電 壓的周期就能準確地等于待測電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形。如果 Y 軸加正弦電壓， X 軸也加正弦掃描電壓，得出的圖形將是李薩如圖形，如表所示。李薩如圖形可以用來測量未知頻率。令f y、f x分別代表 Y軸和 X軸電壓的頻率， nx代表 X方向的切線和圖形相切的切點數(shù)， ny 代表 Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù)，則有f y nxfxny李薩如圖形舉例表如果已知 f x，則由李薩如圖形可求出 f y。基本調(diào)節(jié)】2 亮度 2 亮度

5、3 聚焦4 A模 式，水5 非自 動掃描4 X 模式，1 電源7 信號 輸入端11 輸入信號 接地 ,波形變 為一水平線6 時 間 分 度，按下為 微調(diào)狀態(tài)5 自動掃描5 單次掃描10 波形上 下移動9 縱軸分度 ,表示縱軸 上一格代表多大電壓8 打開 通道 1 平軸為【準備工作】1、打開電源2、調(diào)節(jié)亮度旋鈕至中間位置3、調(diào)節(jié)聚焦旋鈕使顯示清晰 【掃描方式選擇】4、交替按下 A鍵和 X-Y 鍵，感受屏幕的變化，最后按 A 鍵使水平軸作為時間軸5、交替按下 AUTO、 NOR、M SGL/RST三個鍵，感受屏幕的變化，最后按 AUTO鍵使掃描自動進行6、轉(zhuǎn)動時間分度旋鈕，感受水平掃描速度的變化，

6、注意屏幕左上角的時間分度值變化，最后使 掃描成一直線7、打開函數(shù)信號發(fā)生器，輸出任意一正弦波信號，并把信號接入到示波器的通道1 信號輸入端【輸入并顯示信號】8、按 CH1鍵打開通道 1，使屏幕顯示通道 1 的信號波形，留意屏幕左下角有標記1：表示通道 1已打開9、轉(zhuǎn)動電壓分度旋鈕，感受波形高度的變化，注意屏幕左下角標記1：后面的電壓值即為縱軸上一格代表的電壓，此旋鈕同時也是一個按鈕，按下后該旋鈕即變?yōu)槲⒄{(diào)狀態(tài)，在標記1：后面會多了一個 表示，再按一下即取消微調(diào)功能，測量數(shù)據(jù)時必須退出微調(diào)狀態(tài)（上述第 6 項時間分度旋鈕具有相同功能）10、來回轉(zhuǎn)動垂直位置旋鈕，把波形定位在中間高度11、按下 G

7、ND鍵若干次，觀察并體會輸入信號接地前后的變化【穩(wěn)定信號顯示】12、按 SOURCE鍵若干次，注意屏幕頂部中間位置的信息變化，最后選擇CH1作為觸發(fā)信號來源，觸發(fā)源的作用是用來產(chǎn)生與信號本身周期相等或成整數(shù)倍關(guān)系的鋸齒波，以便使波形 不會產(chǎn)生左右移動13、按 COUPL鍵若干次，注意屏幕頂部中間位置的信息變化，最后選擇AC 作為觸發(fā)信號的輸入方式（交流）14、按 TV 鍵若干次，注意屏幕頂部中間位置的信息變化，最后使該處顯示信息為一電壓值，表示以電平觸發(fā)15、轉(zhuǎn)動觸發(fā)電平旋鈕，使上述第 14 項的電壓值往 0V方向變化，直到波形穩(wěn)定顯示為止【函數(shù)信號發(fā)生器調(diào)節(jié)】16、調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，改變波

8、形的高度（電壓）和寬度（周期/ 頻率）【波形觀測】 信號輸入與波形顯示1、調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，輸出一電壓峰峰值為2Vpp，頻率為 1kHz 的正弦波2、按實驗內(nèi)容一的方法使波形穩(wěn)定地顯示于屏幕中間 信號的電壓峰峰值測量3、參照實驗內(nèi)容一中第 9 項操作使波形的高度約占屏幕高度的 2/3 左右，記錄屏幕左下角標記 1： 后面的電壓值即為 Ku，它表示波形每 1cm高度代表的電壓的大小4、目測波形從波谷到波峰的高度，即為App，單位為 cm5、把第 3、 4 項所得的數(shù)據(jù)記錄到表中，兩者相乘即為測得信號電壓峰峰值Upp，檢驗是否與第1 項中設定值相近 信號的周期和頻率測量6、參照實驗內(nèi)容一第 6

9、項操作使屏幕在水平方向上顯示出波形的 2 個周期左右，記錄屏幕左上角標記 A 后面的時間值即為 Kt，它表示波形每 1cm寬度代表的時間大小7、目測波形一個周期內(nèi)的寬度，即為波長，單位為 cm8、把第 6、7 項所得的數(shù)據(jù)記錄到表中，兩者相乘即為測得信號的周期T，從而可算得其頻率 f,與設定值比較【實驗內(nèi)容】1 示波器的調(diào)整（1）不接外信號，進入非 X-Y 方式（2）調(diào)整掃描信號的位置和清晰度（3）設置示波器工作方式2 正弦波形的顯示（1）熟讀示波器的使用說明，掌握示波器的性能及使用方法。（ 2）把信號發(fā)生器輸出接到示波器的Y 軸輸入上，接通電源開關(guān)，把示波器和信號發(fā)生器的各旋鈕調(diào)到正常使用位

10、置，使在熒光屏上顯示便于觀測的穩(wěn)定波形。3示波器的定標和波形電壓、周期的測量（1）把 Y 軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準”位置（指示燈“VAR”熄滅）。（ 2）把校準信號輸出端接到 Y 軸輸入插座（ 3）把信號發(fā)生器的正弦電壓接到Y(jié) 軸輸入端，用示波器測量正弦電壓的幅值和周期，并和信號發(fā)生器上顯示的頻率值比較。（ 4）選擇不同幅值和頻率的 5 種正弦波，重復步驟（ 3），記下測量結(jié)果。4李薩如圖形的觀測（1）把信號發(fā)生器后面 50Hz 輸出信號接到 X通道，而 Y 通道接入可調(diào)的正弦信號（2）分別調(diào)節(jié)兩個通道讓他們能夠正常顯示波形（3）切換到 X-Y 模式，調(diào)整兩個通道的偏轉(zhuǎn)因子

11、，使圖形正常顯示（4）調(diào)節(jié) Y 信號的頻率，觀測不同頻率比例下的李薩如圖【實驗內(nèi)容與步驟】、示波器的調(diào)整 、（用掃描，以便無信號輸入時顯示水平亮線。、調(diào)整掃描信號的位置和清晰度 、選擇信號的輸入方式和觸發(fā)方式、測量信號的幅度和周期（）正弦波信號a、將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號（ 50）輸出 A 端輸?shù)绞静ㄆ鞯?CH1或 CH2輸入端a、 調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的頻率和幅度旋鈕，輸出1kHz、 1Vpp的正弦波b、調(diào)節(jié) Y 軸“ VOLTS/DIV”（偏轉(zhuǎn)因數(shù)）旋鈕，使波形峰峰值在Y 方向占 3-5 打格。調(diào)節(jié) X 軸“TIME/DIV ”（掃描轉(zhuǎn)速）旋鈕，使熒光屏 X 方向顯示 1-5 個周期的波形

12、，按“ SOURC”E（觸 發(fā)源）鍵選 VERT（垂直）觸發(fā)方式，調(diào)節(jié)“ TRIG LEVEL”觸發(fā)電平旋鈕，使波形穩(wěn)定顯示。c、用示波器間距測量法和光標測量法分別測出信號的電壓、周期，將數(shù)據(jù)分別記錄在表中，并 比較“間距測量法”與“光標測量法”的測量結(jié)果，指出哪個測量準確。（）矩形波信號 調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器“輸出波形選擇”鍵（即依次按 shift,1 鍵），輸出矩形波，調(diào)節(jié)頻率為 10kHz。按照上述正弦波的測量方法，用示波器測出矩形波的幅度、周期，將數(shù)據(jù)分別記錄在表 中，并比較“間距測量法”與“光標測量法”的測量結(jié)果。（） 三角波信號 調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器“輸出波形選擇”鍵（即依次 shift 、

13、2 鍵），輸出三角波，調(diào)節(jié)頻率為 100kHz。按照上述正弦波的測量方法，用示波器測出矩形波的幅度、周期，將數(shù)據(jù)分別記錄在表 中，并比較“間距測量法”與“光標測量法”的測量結(jié)果。1、 觀察李薩如圖，用李薩如圖測量正弦信號頻率（1） 用函數(shù)發(fā)生器的輸出 A端，從示波器 CH1通道（ X軸）輸入 1V、100Hz（fx ）的正弦波， 按“ CH1”，使熒光屏底部顯示“ 1：”調(diào)節(jié)示波器有關(guān)旋鈕，觀察到穩(wěn)定的正弦波。（2）用函數(shù)發(fā)生器的輸出 B端，從 CH2通道（ Y軸）輸入 1V、50Hz（ fy ）的正弦波，按“ CH2” 鍵，使熒光屏顯示“ 2：”，調(diào)節(jié)示波器有關(guān)旋鈕，觀察到穩(wěn)定的正弦波。（3

14、）按“ X-Y”鍵，使“水平顯示”置“ X-Y”工作方式，按一次“ CH1”鍵使 CH1通道關(guān)閉， 則熒光屏出現(xiàn)李薩如圖，調(diào)節(jié) CH1和 CH2的偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使李薩如圖大小適中。（4）緩慢調(diào)節(jié) CH2的函數(shù)發(fā)生器的頻率 fy ，使李薩如圖穩(wěn)定。畫出李薩如圖，測量相應的 X 方向切點數(shù) Nx和 Y 方向切點數(shù) Ny，將數(shù)據(jù)記入表中（5）再將頻率 fy 調(diào)節(jié)為 300Hz，畫出李薩如圖， 測量相應的 X方向切點數(shù) Nx和 Y 方向切點數(shù) Ny，將數(shù)據(jù)記入表中，柄判斷式子是否成立（6）做完李薩如圖實驗后，必須按“ A”鍵，使水平顯示置“ A”工作方式，以便熒光屏出現(xiàn) 水平亮線，保護熒光屏【討論、建議與

15、質(zhì)疑】（1） 在示波器顯示掃描波形圖和李薩如圖形的原理中， 不同之處在與它們所使用的掃描電壓 （即水平方向的輸入電壓）不同。 顯示掃描波形時， 水平方向加載的是鋸齒波的掃描 電壓， 它能夠使電子束從左向右地單方向掃描， 當掃描頻率和輸入信號的頻率相配合 時， 就能夠顯示輸入信號的波形； 顯示李薩如圖形時， 水平方向接入的是未知的正弦 信號， 它使電子束在水平方向上做簡諧往復運動， 與豎直方向的另一簡諧運動相疊加 后， 在熒光屏上形成李薩如圖形。（2）形成橢圓的條件較為簡單， 當輸入的兩個同頻正弦信號相位差存在，且大小在 + -之間時， 即可形成橢圓圖形。圓可以認為是一種特殊條件下形成的橢圓圖形

16、。 當輸入的兩個正弦信號頻率相同， 信號振幅相同， 且兩者的相位差為± /2 時， 李薩 如圖形為圓形。（3）實驗中 Y 軸信號為已知正弦信號， X 軸為未知信號， 經(jīng)過實驗， 發(fā)現(xiàn) 當fy比 f x大很多時， 熒光屏上的線條之間不可分辨， 形成一個矩形塊狀圖案； 當fy比 f x小很多時，熒光屏上顯示一條上下振蕩的水平線段。【分析討論】 輸出負載：幅度設定值是在輸出端開路時校準的，輸出負載上的實際電壓值為幅度設定值乘 以負載阻抗與輸出阻抗的分壓比， 儀器的輸出阻抗約為 50，當負載阻抗足夠大時， 分壓比接近 于 1 ，輸出阻抗上的電壓損失可以忽略不計。 但當負載阻抗較小時， 輸出阻

17、抗上的電壓損失補課 忽略，負載上的實際電壓值與幅度設定值是不相符的，這點應予注意A 路輸出具有過壓保護和過流保護，輸出端短路幾分鐘或反館電壓小于 30V 一般不會損壞， 但應盡量防止這種情況的發(fā)生，以免對儀器造成潛在的傷害。特別注意： A路 B 路端不能短路， 以免損壞儀器?！舅伎碱}】、當示波器出現(xiàn)下面的不良波形時，請選擇合適的操作方法，使波形正常。（）波形超出熒光屏 ；（）波形太密 ；（）亮點，不顯示波形可選答案： 調(diào)大“偏轉(zhuǎn)因數(shù)（VOLTS/DIV）”; 調(diào)小“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”；調(diào)大“掃描速率（ TIME/DIV ）”; 調(diào)小“掃描速率” ；水平顯示置“ A”（常規(guī)）方式；水平顯示“ X-Y”方

18、式。2、觀察李薩如圖時，要改變的垂直大小，應調(diào)節(jié)通道的“偏轉(zhuǎn)因數(shù)（ VOLTS）”；要改變圖形的水平大小，應調(diào)節(jié) 通道的“偏轉(zhuǎn)因數(shù)（ VOLTS）”；要改變的垂直位置，應調(diào)節(jié)通道的“垂直位移（ POSITON）” 。3 、用示波器測得的 CH1（ X）信號的波形如圖所示， CH1（X）信號與 CH2（ Y）信號合成的李薩如 圖如圖所示，示波器熒光屏上已顯示了必要參數(shù)，圖中每一大格為1cm。（ 1）CH1（X）信號的 UPP為 V ；（ 2） CH1信號的周期為 ms;（3）CH2（Y） 信號的頻率為 Hz實驗心得】本次實驗相比與其他實驗， 更加接近于一種體驗性的實驗， 目的并不在于獲得最終的實驗 數(shù)據(jù)結(jié)果