雙蹤示波器的使用

1、WORD格式3.12雙蹤示波器的使用示波器是一種用來展示和觀測(cè)電信號(hào)的電子儀器， 它可以直接測(cè)量信號(hào)電壓的大小和周期，因此，一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的電學(xué)量、非電學(xué)量如電流、電功率、阻抗、溫度、位移、壓力、磁場(chǎng)等以及它們隨時(shí)間變化的過程都可用示波器來觀測(cè)。由于電子射線的慣性小， 又能在熒光屏上顯示出可見的圖像， 所以特別適用于觀測(cè)瞬時(shí)變化的過程，這是示波器重要的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過使用雙蹤示波器觀察電信號(hào)波形及測(cè)量電信號(hào)的電壓及頻率， 了解示波器圖像跟蹤測(cè)量技術(shù)請(qǐng)閱讀 4.2.1 節(jié)，掌握示波器的原理及使用方法請(qǐng)閱讀附錄中有關(guān)示波器的內(nèi)容 ?！灸康呐c要求 】1了解示波器的根本構(gòu)造和工作原理、掌握示波器的

2、調(diào)節(jié)和使用；2 掌握用示波器觀察電信號(hào)波形的方法；3. 掌握用示波器測(cè)量電信號(hào)的電壓和頻率的方法；4. 了解示波器圖像跟蹤測(cè)量技術(shù)?！?儀器與裝置 】SR-071A 型 雙 蹤 示 波器、 XFD-6 型低頻訊號(hào)發(fā)生器、整流濾波線路板等?！驹怼渴静ㄆ鞯囊?guī)格和型號(hào)很多，但不管哪種示波器都有圖3.12-1所示的幾個(gè)基本組成局部：示波管、豎直放大器 Y 軸放大器、水平放大器 X 軸放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等局部。1. 示波管的根本構(gòu)造示波管的根本構(gòu)造如圖 3.12-2 所示，主要包括電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三個(gè)局部，全都密封在玻璃外殼內(nèi)，里面抽成高真空。專業(yè)資料整理WORD格式（ 1

3、電子槍：由燈絲、陰極、控制柵極、第一陽(yáng)極和第二陽(yáng)極五局部組成， 陰極是一個(gè)外表涂有氧化層的金屬圓筒， 被燈絲通電加熱后發(fā)射電子?？刂茤艠O是一個(gè)頂端有小孔的圓筒，套在陰極外面，它的電位比陰極稍低，對(duì)陰極發(fā)射出來的電子起控制作用， 只有初速度較大的電子才能穿過柵極頂端的小孔， 然后在陽(yáng)極加速下奔向熒光屏， 示波器面板上的 “亮度 調(diào)整旋鈕就是通過調(diào)節(jié)柵極電位以控制射向熒光屏的電子流密度從而改變屏上光斑的亮度。 陽(yáng)極電位比陰極電位高很多， 電子被它們之間的電場(chǎng)加速形成射線。當(dāng)控制柵極、第一陽(yáng)極與第二陽(yáng)極之間電位調(diào)節(jié)適宜時(shí)，電子槍內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)電子射線有聚*用所以第一陽(yáng)極也稱聚焦陽(yáng)極，第二陽(yáng)極電位更高，又

4、稱加速陽(yáng)極，面板上的“聚焦調(diào)節(jié)旋鈕，就是調(diào)節(jié)第一陽(yáng)極電位，使熒光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點(diǎn)，有的示波器還有“輔助聚焦 ，實(shí)際是調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極電位。（ 2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：它由兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成，一對(duì)豎直偏轉(zhuǎn)板，一對(duì)水平偏轉(zhuǎn)板，在偏轉(zhuǎn)板上加上適當(dāng)電壓， 當(dāng)電子束通過時(shí)運(yùn)動(dòng)方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn)， 從而使電子束在熒光屏上產(chǎn)生的光斑位置也發(fā)生改變。（ 3熒光屏：屏上涂有熒光粉，電子打上去它就發(fā)光，形成光斑。不同材料的熒光粉發(fā)光的顏色不同，發(fā)光過程的延續(xù)時(shí)間 一般稱為余輝時(shí)間 也不同。熒光屏前有一塊透明的、帶刻度的坐標(biāo)板， 供測(cè)量光點(diǎn)位置用， 在性能較好的示波管中， 通常將刻度線直接刻在屏玻璃內(nèi)外表上， 使

5、與熒光粉緊貼在一起， 以消除視差， 使光點(diǎn)位置的測(cè)量更準(zhǔn)確。2示波器顯示波形的原理 1掃描作用 :如果只在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變的正弦電壓，那么電子束的亮點(diǎn)將隨電壓的變化在豎直方向來回運(yùn)動(dòng)，如果電壓頻率較高，那么看到的將是一條豎直亮線。如圖3.12-3 a所示。專業(yè)資料整理WORD格式2專業(yè)資料整理WORD格式要顯示出波形， 必須同時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)掃描電壓，使電子束的亮點(diǎn)同時(shí)沿著水平方向拉開。 這種掃描電壓的特點(diǎn)是電壓隨時(shí)間成線性關(guān)系增加到最大值，然后突然回到最小， 此后再重復(fù)地變化。掃描電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線形同“鋸齒 故稱“鋸齒波電壓，如圖 3.12-3 b所示。產(chǎn)生鋸齒波電壓的電路

6、在圖3.11-1中用“掃描電路 方框表示。 當(dāng)只有鋸齒波電壓加在水平偏轉(zhuǎn)板上，如果頻率足夠高，那么會(huì)在熒光屏上顯示一條水平亮線。如果在豎直偏轉(zhuǎn)板上簡(jiǎn)稱 Y 軸加正弦電壓，同時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板上簡(jiǎn)稱X 軸加鋸齒波電壓，電子同時(shí)受豎直、水平兩個(gè)方向的力的作用，那么電子的運(yùn)動(dòng)為兩相互垂直的運(yùn)動(dòng)的合成。當(dāng)鋸齒波電壓與正弦電壓變化周期相等時(shí)，在熒光屏上將能顯示出一個(gè)完整的正弦電壓的波形圖隨著時(shí)間的推移 X 和 Y 信號(hào)同步周期性地出現(xiàn) ，如圖 3.12-4所示。 2觸發(fā)掃描 :普通示波器的掃描電壓是采用自激鋸齒波振蕩器產(chǎn)生的連續(xù)信號(hào)，當(dāng)Y 軸輸入信號(hào)時(shí)，就顯示波形，當(dāng) Y 軸未輸入信號(hào)時(shí)，就顯示一條水專業(yè)資

7、料整理WORD格式3專業(yè)資料整理WORD格式平線，這種掃描方式稱為連續(xù)掃描，連續(xù)掃描對(duì)于顯示正弦波、對(duì)稱方波、 三角波等是比較適宜的， 但如用來顯示很窄的脈沖信號(hào)時(shí)，就很不理想， 因?yàn)殡y以看清脈沖的前后沿等情況，為此，必須采用觸發(fā)掃描方式，所謂觸發(fā)掃描， 就是使掃描電路在被測(cè)脈沖信號(hào)或與之有一定關(guān)系的外來脈沖信號(hào)的觸發(fā)下，才產(chǎn)生掃描電壓， 經(jīng)過一定時(shí)間后又自動(dòng)恢復(fù)到起始狀態(tài)，完成一次掃描， 然后等待下一個(gè)脈沖的到來，再重新進(jìn)展一次掃描。因?yàn)閽呙璧钠瘘c(diǎn)由觸發(fā)信號(hào)控制，因此，每次顯示的波形必定重合，圖象必然穩(wěn)定，現(xiàn)代通用示波器一般都有觸發(fā)掃描功能。 3同步作用 :要在示波器熒屏上獲得穩(wěn)定的波形，被

8、測(cè)信號(hào)的頻率f Y必須為掃描電壓 鋸齒波頻率 f X的整數(shù)倍N倍，即有f YNf X3.12-1因?yàn)橹挥袧M足上述條件，鋸齒波在被測(cè)信號(hào)的每周或每隔假設(shè)干周的同一點(diǎn)上開場(chǎng)掃描，即兩者保持固定的相位關(guān)系，使每次熒光屏上顯示的圖象重合即對(duì) X的每一個(gè)掃描周期， Y 有完全一樣的波列對(duì)應(yīng)才可看到穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形。如果被測(cè)信號(hào)與鋸齒波兩者頻率不滿足上述整倍數(shù)的關(guān)系，或兩者中的任一頻率發(fā)生變化， 那么鋸齒波每次掃描就不在信號(hào)波形的同一點(diǎn)上開場(chǎng)，而每次掃描顯示的圖形就不能重合， 結(jié)果熒光屏上呈現(xiàn)向左或向右移動(dòng)的波形，這樣就難以對(duì)信號(hào)進(jìn)展觀察和測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)電路中， 由于電源電壓不穩(wěn)定或其他原因， 都會(huì)引起被

9、測(cè)信號(hào)和掃描信號(hào)頻率的變化，這種變化隨時(shí)可能發(fā)生，依靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)旋鈕，無法始終保持兩者整數(shù)比的關(guān)系， 所以必須設(shè)法使兩者頻率自動(dòng)保持整數(shù)比， 為此，可利用被測(cè)信號(hào)電壓或與此有關(guān)的電壓， 去強(qiáng)迫控制鋸齒波的頻率， 使之與被測(cè)信號(hào)頻率保持整數(shù)比，這就是同步或稱為整步 ，用來控制鋸齒波頻率的信號(hào)那么稱為同步信號(hào)。需要指出的是同步信號(hào)的幅度必須適當(dāng)， 太小達(dá)不到同步的目的， 太大那么使鋸齒波發(fā)生畸變，必然引起被測(cè)信號(hào)嚴(yán)重失真。 5李薩如圖形:如果 X、 Y 偏轉(zhuǎn)板上加的電信號(hào)都是正弦波，當(dāng)f X和 fY之比為整數(shù)比時(shí)，電子束受到它們的合作用，光點(diǎn)將會(huì)描繪出特定的圖形李薩如圖形。圖3.12-

10、5 描繪的是 f X2 的兩個(gè)正弦波電訊號(hào)合成的李薩如圖形。fY1專業(yè)資料整理WORD格式4專業(yè)資料整理WORD格式圖 3.12-6給出了幾種不同頻率的李薩如圖形?？梢宰C明兩個(gè)正弦波的頻率之比等于李薩如圖形在X、 Y 方向的極大值個(gè)數(shù)nX、 nY之比。即f XnX 3.12-2f YnY利用李薩如圖形可以根據(jù)頻率求出未知頻率。專業(yè)資料整理WORD格式5專業(yè)資料整理WORD格式【內(nèi)容及步驟】1. 熟悉示波器各旋鈕的功能和調(diào)節(jié)方法請(qǐng)閱讀附錄之八。2. 測(cè)量交流電壓值 1將低頻率信號(hào)發(fā)生器輸出的50Hz 交流信號(hào)，由示波器 CH 2 端輸入，調(diào)節(jié)掃描時(shí)間轉(zhuǎn)換開關(guān)使圖形穩(wěn)定；調(diào)節(jié)CH 2分度值旋鈕 D

11、2，使圖形大小適中。 2讀出圖形縱方向最大和最小的刻度之差值，記為M cm 3計(jì)算交流電的峰峰值U P PM D2V正弦波交流電的有效值U UP P/2 23. 將交流信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào) 50 Hz ，逐次經(jīng)圖3.12-7所示各電路由 CH 2輸入示波器，依次觀測(cè)圖3.12-7中各電路的輸出波形，并畫出U Y t 曲線。4. 測(cè)量交流電整流濾波后的紋波因數(shù)交流電整流濾波后輸出的電壓中除直流電壓外，還有一些交流電壓 稱為紋波電壓見圖 3.12-8所示，其交流分量與直流分量的百分比稱為紋波因數(shù)。 1測(cè)量整流濾波后的直流分量：測(cè)量出直流分量 應(yīng)取在交流分量的中間至基準(zhǔn)線的距離H ，記錄 CH 2

12、通道分度值旋鈕指示值D2( / )，那么直流電壓V cmUHD2(V)。 2測(cè)量整流濾波后的交流分量：將 CH 2 耦合方式置“AC，旋轉(zhuǎn) CH 2 通道分度值旋鈕， 使交流信號(hào)放大， 測(cè)出交流分量峰峰距離 h，記錄CH 2通道分度值旋鈕指示 值 D2 (V / cm) ， 那么 交 流 分 量 峰 峰 值專業(yè)資料整理WORD格式U P PhD2 (V ) ,進(jìn)而算出其有效值U U U PP22專業(yè)資料整理WORD格式由于濾波后的交流成分的波形比較復(fù)雜，暫按正弦波處理 3計(jì)算交流電整流濾波后的紋波因數(shù)：專業(yè)資料整理WORD格式6專業(yè)資料整理WORD格式U U【數(shù)據(jù)處理】100%專業(yè)資料整理WO

13、RD格式示波器型號(hào)：；測(cè)量電壓和時(shí)間的相對(duì)不確定度為Eu5.0% ；1計(jì)算交流電的有效值CH 2 分度值D2；峰峰高度差 Mcm；V/cm有效值 U不確定度 uU有效值 EU / 3；結(jié)果U UuU2將觀測(cè)到的波形畫在U Y t 圖上。3計(jì)算交流電整流濾波后的紋波因數(shù)。表 3.12.1濾波形式電容濾波形濾波幅度值 H直流分量分度值D2直流電壓 U幅度值 h分度值 D2交流分量紋波電壓 U 紋波因數(shù)【本卷須知 】專業(yè)資料整理WORD格式7專業(yè)資料整理WORD格式1認(rèn)真閱讀附錄中有關(guān)儀器的介紹，掌握所使用的示波器、信號(hào)發(fā)生器面板上各旋鈕的作用后再操作。2為了保護(hù)熒光屏不被灼傷，使用示波器時(shí)，光點(diǎn)亮度不能太強(qiáng)，而且也不能讓光點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間停在熒光屏的一個(gè)位置上。 在實(shí)驗(yàn)過程中， 如果短時(shí)間不使用示波器， 可將“輝度旋鈕調(diào)到最小，不要經(jīng)常通斷示波器的電源，以免縮短示波管的使用壽命。3示波器上所有開關(guān)與旋鈕都有一定強(qiáng)度與調(diào)節(jié)角度，使用時(shí)應(yīng)輕輕地緩緩旋轉(zhuǎn)，不能用力過猛或隨意亂旋轉(zhuǎn)?！締栴}】1如果翻開示波器的電源開關(guān)后，在屏幕上既看不到掃描又看不到光點(diǎn)