示波器的使用學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、廣州大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院（系）名稱物理系班 別姓名專業(yè)名稱物理教育學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)課程名稱普通物理實(shí)驗(yàn) I實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱電學(xué)實(shí)驗(yàn)：示波器的使用實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)指導(dǎo)老師簽名實(shí)驗(yàn)?zāi)康?】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(xué)會(huì)用示波器測(cè)量波形的電壓幅度和頻率； 3觀察李薩如圖形。實(shí)驗(yàn)儀器 】SS-7802A 型1示波器專用1、雙蹤示波器2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、連接線實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(diǎn)。亮點(diǎn)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(diǎn)的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。示波管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)在縱方向隨時(shí)間 作正弦式振蕩，在橫方向不動(dòng)。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(diǎn)將同 時(shí)進(jìn)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(gè)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(cuò)開，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形 或不斷地移動(dòng)的圖形，甚至很復(fù)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(gè)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(zhǔn)確的滿足上式， 光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的， 待測(cè)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(dòng)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(shí)的條件下，再加入“同步”的作用，掃描電 壓的周期就能準(zhǔn)確地等于待測(cè)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(cè)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(diǎn)數(shù)， ny 代表 Y方向的切線和圖形相切的切點(diǎn)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?；菊{(diào)節(jié)】2 亮度 2 亮度

5、3 聚焦4 A模 式，水5 非自 動(dòng)掃描4 X 模式，1 電源7 信號(hào) 輸入端11 輸入信號(hào) 接地 ,波形變 為一水平線6 時(shí) 間 分 度，按下為 微調(diào)狀態(tài)5 自動(dòng)掃描5 單次掃描10 波形上 下移動(dòng)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(zhǔn)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(shí)間軸5、交替按下 AUTO、 NOR、M SGL/RST三個(gè)鍵，感受屏幕的變化，最后按 AUTO鍵使掃描自動(dòng)進(jìn)行6、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(shí)間分度值變化，最后使 掃描成一直線7、打開函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，輸出任意一正弦波信號(hào)，并把信號(hào)接入到示波器的通道1 信號(hào)輸入端【輸入并顯示信號(hào)】8、按 CH1鍵打開通道 1，使屏幕顯示通道 1 的信號(hào)波形，留意屏幕左下角有標(biāo)記1：表示通道 1已打開9、轉(zhuǎn)動(dòng)電壓分度旋鈕，感受波形高度的變化，注意屏幕左下角標(biāo)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(shí)也是一個(gè)按鈕，按下后該旋鈕即變?yōu)槲⒄{(diào)狀態(tài)，在標(biāo)記1：后面會(huì)多了一個(gè) 表示，再按一下即取消微調(diào)功能，測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)必須退出微調(diào)狀態(tài)（上述第 6 項(xiàng)時(shí)間分度旋鈕具有相同功能）10、來回轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)輸入信號(hào)接地前后的變化【穩(wěn)定信號(hào)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(hào)來源，觸發(fā)源的作用是用來產(chǎn)生與信號(hào)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(huì)產(chǎn)生左右移動(dòng)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(hào)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(dòng)觸發(fā)電平旋鈕，使上述第 14 項(xiàng)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(hào)發(fā)生器調(diào)節(jié)】16、調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)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(cè)】 信號(hào)輸入與波形顯示1、調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容一的方法使波形穩(wěn)定地顯示于屏幕中間 信號(hào)的電壓峰峰值測(cè)量3、參照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一中第 9 項(xiàng)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(biāo)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(cè)波形從波谷到波峰的高度，即為App，單位為 cm5、把第 3、 4 項(xiàng)所得的數(shù)據(jù)記錄到表中，兩者相乘即為測(cè)得信號(hào)電壓峰峰值Upp，檢驗(yàn)是否與第1 項(xiàng)中設(shè)定值相近 信號(hào)的周期和頻率測(cè)量6、參照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一第 6

9、項(xiàng)操作使屏幕在水平方向上顯示出波形的 2 個(gè)周期左右，記錄屏幕左上角標(biāo)記 A 后面的時(shí)間值即為 Kt，它表示波形每 1cm寬度代表的時(shí)間大小7、目測(cè)波形一個(gè)周期內(nèi)的寬度，即為波長(zhǎng)，單位為 cm8、把第 6、7 項(xiàng)所得的數(shù)據(jù)記錄到表中，兩者相乘即為測(cè)得信號(hào)的周期T，從而可算得其頻率 f,與設(shè)定值比較【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1 示波器的調(diào)整（1）不接外信號(hào)，進(jìn)入非 X-Y 方式（2）調(diào)整掃描信號(hào)的位置和清晰度（3）設(shè)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(hào)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(hào)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(cè)的穩(wěn)定波形。3示波器的定標(biāo)和波形電壓、周期的測(cè)量（1）把 Y 軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時(shí)間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準(zhǔn)”位置（指示燈“VAR”熄滅）。（ 2）把校準(zhǔn)信號(hào)輸出端接到 Y 軸輸入插座（ 3）把信號(hào)發(fā)生器的正弦電壓接到Y(jié) 軸輸入端，用示波器測(cè)量正弦電壓的幅值和周期，并和信號(hào)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(fù)步驟（ 3），記下測(cè)量結(jié)果。4李薩如圖形的觀測(cè)（1）把信號(hào)發(fā)生器后面 50Hz 輸出信號(hào)接到 X通道，而 Y 通道接入可調(diào)的正弦信號(hào)（2）分別調(diào)節(jié)兩個(gè)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(gè)通道的偏轉(zhuǎn)因子

11、，使圖形正常顯示（4）調(diào)節(jié) Y 信號(hào)的頻率，觀測(cè)不同頻率比例下的李薩如圖【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】、示波器的調(diào)整 、（用掃描，以便無信號(hào)輸入時(shí)顯示水平亮線。、調(diào)整掃描信號(hào)的位置和清晰度 、選擇信號(hào)的輸入方式和觸發(fā)方式、測(cè)量信號(hào)的幅度和周期（）正弦波信號(hào)a、將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)（ 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(hào)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(gè)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(cè)量法和光標(biāo)測(cè)量法分別測(cè)出信號(hào)的電壓、周期，將數(shù)據(jù)分別記錄在表中，并 比較“間距測(cè)量法”與“光標(biāo)測(cè)量法”的測(cè)量結(jié)果，指出哪個(gè)測(cè)量準(zhǔn)確。（）矩形波信號(hào) 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(cè)量方法，用示波器測(cè)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(cè)量法”與“光標(biāo)測(cè)量法”的測(cè)量結(jié)果。（） 三角波信號(hào) 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(cè)量方法，用示波器測(cè)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(cè)量法”與“光標(biāo)測(cè)量法”的測(cè)量結(jié)果。1、 觀察李薩如圖，用李薩如圖測(cè)量正弦信號(hào)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(cè)量相應(yīng)的 X 方向切點(diǎn)數(shù) Nx和 Y 方向切點(diǎn)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(cè)量相應(yīng)的 X方向切點(diǎn)數(shù) Nx和 Y 方向切點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(hù)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(shí)， 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(dāng)掃描頻率和輸入信號(hào)的頻率相配合 時(shí)， 就能夠顯示輸入信號(hào)的波形； 顯示李薩如圖形時(shí)， 水平方向接入的是未知的正弦 信號(hào)， 它使電子束在水平方向上做簡(jiǎn)諧往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 與豎直方向的另一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單， 當(dāng)輸入的兩個(gè)同頻正弦信號(hào)相位差存在，且大小在 + -之間時(shí)， 即可形成橢圓圖形。圓可以認(rèn)為是一種特殊條件下形成的橢圓圖形

16、。 當(dāng)輸入的兩個(gè)正弦信號(hào)頻率相同， 信號(hào)振幅相同， 且兩者的相位差為± /2 時(shí)， 李薩 如圖形為圓形。（3）實(shí)驗(yàn)中 Y 軸信號(hào)為已知正弦信號(hào)， X 軸為未知信號(hào)， 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn) 當(dāng)fy比 f x大很多時(shí)， 熒光屏上的線條之間不可分辨， 形成一個(gè)矩形塊狀圖案； 當(dāng)fy比 f x小很多時(shí)，熒光屏上顯示一條上下振蕩的水平線段?！痉治鲇懻摗?輸出負(fù)載：幅度設(shè)定值是在輸出端開路時(shí)校準(zhǔn)的，輸出負(fù)載上的實(shí)際電壓值為幅度設(shè)定值乘 以負(fù)載阻抗與輸出阻抗的分壓比， 儀器的輸出阻抗約為 50，當(dāng)負(fù)載阻抗足夠大時(shí)， 分壓比接近 于 1 ，輸出阻抗上的電壓損失可以忽略不計(jì)。 但當(dāng)負(fù)載阻抗較小時(shí)， 輸出阻

17、抗上的電壓損失補(bǔ)課 忽略，負(fù)載上的實(shí)際電壓值與幅度設(shè)定值是不相符的，這點(diǎn)應(yīng)予注意A 路輸出具有過壓保護(hù)和過流保護(hù)，輸出端短路幾分鐘或反館電壓小于 30V 一般不會(huì)損壞， 但應(yīng)盡量防止這種情況的發(fā)生，以免對(duì)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。【思考題】、當(dāng)示波器出現(xiàn)下面的不良波形時(shí)，請(qǐng)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(diǎn)，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(shí)，要改變的垂直大小，應(yīng)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(yīng)調(diào)節(jié) 通道的“偏轉(zhuǎn)因數(shù)（ VOLTS）”；要改變的垂直位置，應(yīng)調(diào)節(jié)通道的“垂直位移（ POSITON）” 。3 、用示波器測(cè)得的 CH1（ X）信號(hào)的波形如圖所示， CH1（X）信號(hào)與 CH2（ Y）信號(hào)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(hào)的 UPP為 V ；（ 2） CH1信號(hào)的周期為 ms;（3）CH2（Y） 信號(hào)的頻率為 Hz實(shí)驗(yàn)心得】本次實(shí)驗(yàn)相比與其他實(shí)驗(yàn)， 更加接近于一種體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)， 目的并不在于獲得最終的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)結(jié)果