示波器的原理和使用及聲速測量(預(yù)習(xí)報告)

1、示波器的原理和使用及聲速丈量（預(yù)習(xí)報告）示波器的原理和使用實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用示波器。學(xué)會使用函數(shù)發(fā)生器。實驗原理示波器原理陰極射線示波器一般都包含以下幾個部分：示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。假如在豎直偏轉(zhuǎn)板上加待測電壓，在水平偏轉(zhuǎn)板上加上與待測電壓同周期或周期為整數(shù)倍的掃描電壓，則在熒光屏大將能顯示出完好周期的所加待測電壓的波形圖。李薩如圖形的基來源理假如示波器的X和Y輸入是頻次同樣或成簡單整數(shù)比的兩個正弦電壓，則屏上的光點將體現(xiàn)特別形狀的軌跡，這類軌跡圖稱為李薩如圖形。假如做一個限制光點x、y方向變化范圍的設(shè)想方框，則圖形與此框相切時，橫邊上的切點數(shù)nx與豎

2、邊上的切點數(shù)ny之比恰巧等于Y和X輸入的兩正弦信號的頻次之比。即：fy:fx=nx:ny，如有端點與設(shè)想邊框相接時，應(yīng)把一個端點記為1/2個切點。利用李薩如圖形能方便得比較出兩個正弦信號的頻次。實驗步驟察看波形從自制多波形信號發(fā)生器輸出正弦波、方波、三角波和尖脈沖四種波形。分別用示波器測出其正弦波輸出幅度的有效值，方波幅度的峰峰值，三角波的周期，尖脈沖的頻次。察看李薩如圖形1）將自制信號源和函數(shù)信號發(fā)生器的正弦信號分別輸入到示波器的兩輸入端，調(diào)出頻次比為1：1或1：2的李薩如圖形，并由此定出自制信號源正弦波信號的頻次。（2）將頻次耦合信號發(fā)生器的兩個正弦信號輸入到示波器上，調(diào)出頻次比為1：2或

3、1：3的穩(wěn)固的李薩如圖形。記錄下列圖形形狀及fy:fx的值。依據(jù)電容充放電原理，研究方波與三角波、尖脈沖之間的關(guān)系（1）從電容器的充放電波形到三角波。用函數(shù)信號發(fā)生器輸出方波u，加在由RC構(gòu)成的電路上。用示波器同時察看u和uc。而后改變R或f,察看并記錄變化規(guī)律及其變化前后的頻次、電阻及電容等參數(shù)。（2）尖脈沖產(chǎn)生的原理研究，將方波加在RC電路（R較?。┥?，用示波器同時察看u和uc。改變R或f,察看波形變化。相位變化的觀察按右圖1接好電路后，觀察ui和uo。共振電路測電感、電容按右圖2接好電路。觀察測ui和uo，調(diào)整f使ui和uo同相位且uo達(dá)到最大值。記下此時頻次等參數(shù)。.聲速的丈量實驗?zāi)康?/p>

4、認(rèn)識聲波在空氣中流傳速度與氣體狀態(tài)參量的關(guān)系。認(rèn)識超聲波產(chǎn)生和接收的原理，學(xué)習(xí)一種丈量空氣中聲速的方法，加深相位的觀點。實驗原理聲波的流傳速度v與聲波頻次f及波長的關(guān)系為：v=f測出聲波的頻次和波長，便可求出聲速。此中聲波頻次可經(jīng)過丈量聲源的振動頻次得出，剩下就是測波長。產(chǎn)生和接收超聲波使用超聲波傳感器，它利用壓電體的逆電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，利用利用壓電體的壓電效應(yīng)接收超聲波。本實驗中頻次約為40kHz。因為它的波長短，定向發(fā)射性能好，波長可用相位法測出。波是振動狀態(tài)的流傳，也是相位的流傳。沿流傳方向上的任何兩點，假如其振動狀態(tài)相同，這是兩點間的距離應(yīng)等于波長的整數(shù)倍。ln利用此公式可精準(zhǔn)的丈量波

5、長。當(dāng)在發(fā)射器的聲波場中沿流傳方向挪動接收器時，總能夠找到一個地點，使得接收器接收到的電信號與發(fā)射器的激勵電信號同相。持續(xù)挪動接收器，直到接收器接收到的電信號再一次與發(fā)射器的激勵電信號同相時，移過的這段距離必定等于聲波的波長。為了判斷相位差以測定波長，用雙蹤示波器察看由接收信號和發(fā)射信號構(gòu)成的李薩如圖形。實驗步驟（1）連結(jié)電路，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出與超聲波發(fā)射器的輸入端及示波器的通道1連結(jié)；將超聲波接收器的輸出端與示波器的通道2連結(jié)。函數(shù)型號發(fā)生器置于正弦波輸出，其頻次范圍置于100kHz左右，輸出幅度調(diào)到10V左右。2）用示波器察看加在聲波發(fā)射器上的電信號與超聲波接收器輸出的電信號，先將函

6、數(shù)信號發(fā)生器的頻次調(diào)理到40kHz左右，而后細(xì)條頻次，使接收器輸出信號最大。記錄下此頻次，即為超聲波頻次。實驗過程中信號頻次如有改變，記下最大值、最小值，最后取均勻值。3）用相位法測波長。利用李薩如圖形找出同相點來求波長。為了提升精度，可采納逐差法辦理數(shù)據(jù)。4）把理論值與實驗值進(jìn)行比較。在丈量開始和結(jié)束時，要先后記錄室溫，以及相對濕度，并查出均勻室溫對應(yīng)的飽和蒸氣壓。若溫度不是整數(shù)，按線性內(nèi)插法求出正確地飽和蒸氣壓。而后計算理論值，與實驗測得的聲速值比較。數(shù)據(jù)表格李薩如圖f函頻次耦合信號發(fā)生器李薩如圖f自fx:f=y.研究方波與三角波、尖脈沖之間的關(guān)系R=f=C=R=f=C=Ru頻次uc頻次uc幅度RuuR波形uR相位變化的觀察uiuoR/0/90共振電路測電容電感u=uRmax=f0=L=C=聲速的丈量0p=1.013*105T=273.15KPat1=t2=r1=r2=ps=v331.5(1t)(10.31rps)m/sT0pf=x1x11x11-x1x2x