實驗一名稱：示波器使用

1、實驗一名稱：示波器使用【實驗?zāi)康摹?、了解示波器為什么能把看不見的變化電壓變換成看得見的圖像2、學(xué)會使用示波器觀測電壓波形【實驗原理】通電后，電子槍的燈絲熾熱，使陰極發(fā)熱而發(fā)射電子，電子在電位差作用下高速撞向熒光屏在屏 上顯示亮點，Y偏轉(zhuǎn)板是水平位置的兩塊電極，在Y板上加上電質(zhì)之后，電子在電場力作用下在鉛 直方向上位移發(fā)生變化，因而熒光屏上顯示鉛直線，X偏轉(zhuǎn)板為垂直放置的電極，在X板上加電壓 后，電子在電場力作用下在水平方向上發(fā)生位移，因而熒光屏上顯示水平線，若在Y板上加上 Vy=Uym.SinWt，同時在水平方向加上與時間成正比的鋸齒形電壓VjU/t,于是電子束在水平方向上 的位移和鉛直方向

2、上的位移疊加之后在熒光屏上顯示相應(yīng)周期內(nèi)的Vy變化情況?！緦嶒瀮x器】XD-2型低頻信號發(fā)生器、THF-1簡易信號發(fā)生器、57-16示波器【實驗步驟】1、示波器使用前的校準將示波器面板上各控制器置于指定位置，將Y軸輸入靈敏度選擇開關(guān)V/十，置于0.2V/div 位置，掃描速度t/div開關(guān)置于2m.s位置，若示波器性能正常，此時熒光器應(yīng)萱示幅值y=5.0div, 周期寬度X=10.0div的方波，否則要調(diào)整Y軸增益調(diào)節(jié)和X軸掃描校準。將LEVEL電平旋鈕反時針轉(zhuǎn)動至至方波穩(wěn)定，然后將方波移至熒光屏中間，將Y軸輸入靈敏度 “微調(diào)”旋鈕，和X軸掃描微調(diào)”旋鈕順時針旋足，若方波Y軸坐標為50d.V,X

3、軸坐標為100div, 則示波器正常，否則要調(diào)節(jié)。2、觀察波形“ACLOC” 置于 “AC”先觀察正弦波，將待測信號直接輸入Y軸輸入端調(diào)節(jié)V/div使波形在坐標刻度內(nèi)，調(diào)節(jié)t/div使出現(xiàn)一個變化緩慢的正弦波形，調(diào)節(jié)” LEVEL” 旋鈕，使波形穩(wěn)定。改變掃描電壓的頻率（t/div）觀察波形變化。3、交流電壓的測量在滿足測量范圍的前提下，V/div值盡可能選小，使波形盡可能大，提高測量精度。4、時間的測量熒光屏上一段完整的波形的兩個端點的時間間隔t即為正弦電壓的周期T，如兩點間水平距離 為Dx.div且t/div開關(guān)檔級的標準值為0.5的div則：t=0.5ms/div.Dxdiv5、測量半波

4、整流、全波整流、三角波、方波、衰減振蕩波的Vp-1及fy。6、觀察并測量正弦信號頻率把X軸控制部分的開關(guān)置于” EXT.X”將待測信號源輸入“丫軸輸入”端，再將XO-22型信 號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號送入“X軸輸入”端，變化此信號的頻率，可在示波器上看到李薩如 圖形。分別調(diào)節(jié)nx,n為1： 1，2： 1，3： 1，1： 2, 1： 3等，求出自制信號源正弦信號頻率的 平均值。X y【數(shù)據(jù)記錄】觀察與測量電壓波形待測信 號波形電壓峰一峰值周期頻率fy (KHZ)V/divdivUp-p(V)Ms/divdivTy (ms)正弦波26.112.20.23.50.71.43方波15.15.10.25.

5、81.160.86全波15.45.40.13.40.342.94半波22.85.60.23.30.661.52三角波0.14.70.470.25.71.140.88衰減波0.15.70.570.10.60.6616.7觀察李薩如圖形，測量正弦信號頻率李薩如圖形fx (KHZ)nynxf =n /n f (KHZ) y x y x1:10.570110.5702:10.229120.4583:10.191130.571平均值fy=0.540實驗二名稱:聲速的測定【實驗?zāi)康摹?、了解估算聲速的溫度比較法2、學(xué)會用駐波法測聲速3、培養(yǎng)綜合使用儀器的能力【實驗原理】1、溫度比較法在氣體中傳播的聲速，在

6、假定氣體為理想氣體時，其傳播速度可借助熱力學(xué)與氣體動理論有關(guān)原理求得V=Vyi+t/T0(1)式中V 被測空氣處于零攝氏度的聲速 0T0開爾文 T0=273.15Kt一空氣的攝氏度2、駐波法測聲速(波腹示蹤法)根據(jù)波動理論聲速可表示為V=f.入(2)在聲波頻率f已知的前提下，只要精確到測定空氣中聲波波長就可以確定聲速V0.實驗室常用的駐波法，即波腹示蹤法測定聲波波長?！緦嶒灢襟E和內(nèi)容】1、測出室溫t用溫度比較法，利用式(1)求聲速2、波腹失蹤法測波長連接電路調(diào)整游標卡尺，先使發(fā)射器端面與接收器端面靠近，調(diào)整信號發(fā)生器、示波器， 使示波器上出現(xiàn)正弦信號。求找共振頻率、調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率，使示

7、波器屏上觀察到的信號放大，此 時的頻率就是共振頻率f.測波腹位置：在共振頻率條件下，將接受器向遠離發(fā)射器方向緩慢移動，示波 器上依次出現(xiàn)信號振幅最大時，分別記下游標卡尺上的讀數(shù)X1、X2、X3、X4 共12點?！緦嶒瀮x器】帶有兩個壓電換能器的大型游標卡尺，信號發(fā)生器，數(shù)字頻率計，溫度計，示波器?！緮?shù)據(jù)記錄】iX(cm )I+6X+6(cm )i入 i=1/3 1 X X 1AX =I(cm)|X X|(cm)I+6I14.51277.7521.0800.07124.98888.0101.0070.00235.50098.4980.9990.01045.990108.9880.9990.0105

8、6.332119.4920.9870.02267.026129.9820.9850.024平均值1.0090.023【數(shù)據(jù)處理】1、數(shù)據(jù)記錄與計算開始溫度t=24.5。C結(jié)束溫度t =24.5。C開始頻率 f0=35.455KHZ 結(jié)束頻率 f0 =35.435KHZ平均值 f=(35455+35435)/2=35445KHZV=f* 入二357.64m/s2、溫度比較法V=VV 1+t/T0=331.451+(t+t，)/2*273.15=345.99m/s3、計算聲速相對不確定度U =U /V=、,(U /f)2+(U / 入)2 式中 U /f=0.5 實驗給出 fJ來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)

9、習(xí)參考UAA=氣一入）2/n-1=0.035Uab=0.002/ =0.001Ua= Uaa2+Uab2=0.0354、計算不確定度U =U /V=0.035 r VUUr*V=0.035*345.99=12.11m/s實驗結(jié)果 V 土 Uv=345.99 12.11m/s百分差：V= I VaVt I =357.64-345.99=11.65m/sE =AV/V *100%=11.65/357.99*100%=3.2% rT試驗三名稱：邁克爾遜干涉儀【試驗?zāi)康摹?、了解邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)方法并掌握調(diào)節(jié)方法2、觀察各種干涉圖樣，比較它們各自不同的特點3、測定H Ne激光波長e【試驗原理】光源

10、上一點發(fā)出的一束光線經(jīng)分光板而被分為兩束光線（1）和（2）,這兩束光分別射向相互垂直 的全方射鏡M和M ,經(jīng)M和M反射后又匯于分光板G ,這兩束光再次被G分束，它們各有一束按原 121211路返回光源（設(shè)兩束光分別垂直于M1. M2）,同時各有一束光線朝E的方向射出，由于光線（1）和 （2）為兩相干光束，因此可在E方向觀察到干涉條紋?！驹囼瀮x器】邁克爾遜干涉儀，H Ne激光器及光源，小孔光闌，擴束鏡（短焦距會聚透鏡），毛玻璃屏 e【實驗內(nèi)容】非定域干涉條紋的調(diào)節(jié)和激光波長的測量移動邁克爾干涉儀或激光器，使激光投影在分光鏡G和全反鏡M、M的中部，激光束大致與M垂-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考2直，

11、靠近激光器處放一小孔光闌，讓激光束穿過小孔，用紙片在M2前擋住激光束，觀察由M1放射 產(chǎn)生的光點在小孔光闌上的位置，如光點橫向偏離小孔，則應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動儀器底座，如光點高低不 對，則應(yīng)調(diào)節(jié)激光束的高低或傾斜度，使三個光點中最亮點與小孔重合，如光闌高度不當，必要 時也要升降，然后用紙片擋住M1，調(diào)節(jié)M2后的三個螺釘，直至M2放射亮點與小孔重合，這時虬與 M2大致垂直。在光闌后放一擴束鏡使光束匯聚，形成點光源，并使其發(fā)出的球面波照射到勺上，再在E處放置 一毛玻璃屏H，這時屏上就可看到干涉條紋，此時再調(diào)節(jié)M2的兩個微調(diào)螺釘，使M1和M2嚴格平行， 在屏上就可看到非定域的同心圓條紋，且圓心位于光場的中部。

12、1 2轉(zhuǎn)動手柄使M1前后移動，觀察中心條件冒出或縮進，判斷虬和、之間的距離是增大還是減小，觀 察間隔d自較大的值逐漸變小至零，然后又由零逐漸往反方向變大時，干涉條紋的粗細與密度變 化，并解釋之。鎖緊刻度盤止動螺釘，轉(zhuǎn)動微調(diào)讀數(shù)鼓輪，使M1移動，數(shù)出在圓心處冒出或縮進干涉條紋的個數(shù) K,并記錄M,對應(yīng)的移動距離Ad,便可由公式入=2Ad/Ak求出激光的波長?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】id(mm)I+5di+5d =d -di i+5 iV.2=(d.d) 2126.92660626.877510.049092.025*10-7226.91642726.867060.049363.22*10-8326.9

13、0695826.857310.049641*10-8426.89673926.847260.049474.9*10-9526.887121026.836870.050153.481*10-7di=0.04954人=2d/k*5=2*0.0495/30*5=6.605*10-4mmU =/n-1=1,09*10-4mm吁10-4/=0.58*10-4mm所以 Ud= Ua2+Ub2=-4)2+(0.58*10-4)2=1.23*10-4mmUA=2U0d/k*5=1.6*10-6mm試驗結(jié)果入=660.5 1.6mm百分差 Ur jU/ 入 *100%=16/1605*100%=024%E0=

14、I 入一氣 I / 氣=I 660.5632.8 I /632.8*100%=4.38%試驗四名稱：集成霍爾傳感器測磁場【試驗?zāi)康摹?、了解學(xué)習(xí)用集成霍爾傳感器測量磁感應(yīng)強度的原理和方法2、學(xué)會采用螺絲管中心點磁感應(yīng)強度理論值來校準集成霍爾感應(yīng)器靈敏度的方法【試驗原理】1、霍爾效應(yīng)及霍爾元件靈敏度KH將一塊半導(dǎo)體薄片放在垂直于它的磁場B中，在薄片的四側(cè)A、A、D、D分別引出兩 對電極，當在AA方向通電流I,則薄片內(nèi)定向移動的載流子受到洛倫茲力fB：F =evBB載流子受力偏轉(zhuǎn)在DD兩側(cè)積累，而產(chǎn)生電位差，此效應(yīng)即為霍爾效應(yīng)，此電場對載流 a有一個電場力fe與fB反向，設(shè)電場大小為E，DD間電位

15、差為VH，b為薄膜寬度，則有：F =eE=ev/b當載流子受fB與fE作用而平衡時，有evB=e*V/b若載流子濃度為n,I=nev*s=neub*d(d為霍爾片厚度)則：V=I/nebd 即 VH=1/ne*IB/d=RH*IB/d=KHIB所以K=V/IBH H其中RH=1/ne為霍爾系數(shù)，KH=RH/d=1/ned為霍爾元件靈敏度2、用霍爾元件測磁場原理由 kh=vh/ib 推出 b=vh/ikh由此若已知Kh，測得電流I與相應(yīng)的霍爾電位差Vh則可算出B,但是伴隨霍爾效應(yīng)常存 在其他效應(yīng)，使得vh上會疊加ve、vrl、vn等。此外使用霍爾元件還會存在不等位電動 勢引起的誤差，所以在確定B

16、和I的條件下，測出的V實際為V與V、V、V、V、與HH A 0 E RLVN的代數(shù)和，所以可以通過改變I和B的方向的方法，即用(+B,+I),(-B,-I),(-B,+I),N-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考(-B,-I)四種情況下測得的V值取算，求平均值作為V使測得結(jié)果排除V、V、V、V、 HA 0 E RL與VN的影響。對于本實驗中的的集成霍爾傳感器有：B=(V 2.500)/KSS【試驗儀器】SS495A型集成霍爾傳感器、螺線等，電源和數(shù)字電壓表組合儀【實驗內(nèi)容】1、驗證集成霍爾傳感器的輸出電壓與磁感應(yīng)強度B的關(guān)系式為B=(Vs-2,500)/Ks并測定傳感器的靈敏度KSS SS接好室驗電路

17、把傳感器調(diào)整到標準化工作狀態(tài)，即在零磁場時，傳感器輸出電壓為2.500V，且傳 感器的工作電流達到規(guī)定數(shù)值，剩余電壓為零，得到補償，在螺線管勵磁電流為零 的條件下，將單刀雙擲開關(guān)K1置于1，調(diào)節(jié)4.85.2電源輸出電壓，使數(shù)字電壓表 示數(shù)為2.500V.1接通螺線管勵磁電流，在0250mA的范圍內(nèi)，每隔25mA測一點，傳感器的輸出電壓 V,用最小二乘法處理數(shù)據(jù)，計算螺線管中心點磁感應(yīng)強度的理論值，從而求出傳感 器靈敏度。2、把集成霍爾傳感器處于零磁場狀態(tài)下，用一個外接的2.500V電位差與傳感器輸出 電壓2.500V進行補償，于是可得傳感器輸出電壓V與磁感應(yīng)強度B的關(guān)系式B=V/K, 在此條件

18、下，測量螺線管通以200mA勵磁電流時的磁場分布，即管內(nèi)磁感應(yīng)強度B 與位置刻度X的關(guān)系圖。補償方法如下：斷開換向開關(guān)K2,使勵磁電流為零，保持傳感器工作電壓不變，將開 關(guān)K置于2,調(diào)節(jié)2.42.6V電源的輸出電壓，使數(shù)字電壓表的示數(shù)為零。測量螺線1管磁感應(yīng)強度時，集成霍爾傳感器的輸出電壓可取螺線管通以正向和反向勵磁電流 時兩個輸出電壓的平均值即：V=(V1+ I V2 I )/2【實驗數(shù)據(jù)記錄與處理】I/mA0255075100125150175200225250u/vS2.50 02.5112.5232.5332.5452.5562.5672.5782.5892.60 02.611由 Vs=Ks*U0*v/ 2+D2*Im+2.500-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考得 Ks=U0*N/ 2+D2推出 K =31.53SX/cmV /(mv)1V / (mv)2V/(mv)B08.1-8.18.10.26115.2-14.915.10.482