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1、实验实验16示波器的使用示波器的使用电电子子示示波波器器是是一一种种用用途途广广泛泛的的电电子子测测量量仪仪器器，它它可可以以把把人人眼眼看看不不见见的的电电过过程程，转转换换成成可可见见的的图图像像。利利用用示示波波器器不不仅仅可可以以观观察察电电信信号号的的波波形形，还还可可以以测测量量频频率率、周周期期、幅幅值值、相相位位、功功率率等等多多种种电电参参量量。此此外外，通通过过传传感感器器还还可可以以测测量量压压力力、温温度度、声声、光光等等非非电电量量。随随着着科科学学技技术术的的发发展展，电电子子示示波波器器的的性性能能日日益益提提高高，品品种种日日益益增增多多，已已广广泛泛地地应应用
2、用到到物物理理学学、化化学学、生生物物学学、数数学学、医医学学等等各各种种学学科科领领域域和和电电子子工工程程、钢钢铁铁冶冶炼炼、计计算算技技术术、雷雷达达导导航航、自自动动控控制制、航航天天技术、宇宙飞行等各种工程技术之中了。技术、宇宙飞行等各种工程技术之中了。【实验目的】【实验目的】了解电子示波器的结构和工作原理。了解电子示波器的结构和工作原理。学会正确使用电子示波器。学会正确使用电子示波器。初步掌握利用电子示波器观察信号波形，测量信号电压和信初步掌握利用电子示波器观察信号波形，测量信号电压和信号频率。号频率。【实验原理】【实验原理】示波器显示波形的原理【实验原理】【实验原理】示波管显示波
3、形的原理示波管是示波器的心脏，它是一个被抽成真空的玻璃泡，如图1所示。它由荧光屏、电子枪、偏转系统三大部分组成。(1)荧光屏(2)电子枪(3)偏转系统扫描和整步如上所述，将不同波形的交变信号分别加到偏转如上所述，将不同波形的交变信号分别加到偏转板上，屏上将无一例外地呈现出一条垂直的亮线。这板上，屏上将无一例外地呈现出一条垂直的亮线。这些竖线不能区分它们的电压随时间的变化规律。比如些竖线不能区分它们的电压随时间的变化规律。比如为了显示为了显示y=U0sint的波形，应将的波形，应将uy送人偏转板，送人偏转板，同时必须在轴加上一个随时间均匀增大的电压同时必须在轴加上一个随时间均匀增大的电压ux=k
4、t(k是常数是常数)。在。在uy的作用下，光点在方向以正弦规律的作用下，光点在方向以正弦规律往返运动，在往返运动，在ux作用下，光点在方向匀速移动作用下，光点在方向匀速移动,这两这两个运动轨迹的合成就是正弦波形，个运动轨迹的合成就是正弦波形，ux称为扫描电压称为扫描电压.当当ux增大到一定值增大到一定值um时，光点在方向已编移到时，光点在方向已编移到某一极限位置，这时应使某一极限位置，这时应使x立即回零，然后再遵立即回零，然后再遵从从x=kt的规律变化，的规律变化，。只有这样才能使。只有这样才能使ux的的扫描作用重复发生并持续下去，这种电压称为锯齿扫描作用重复发生并持续下去，这种电压称为锯齿波
5、电压波电压.如果如果y的周期的周期y与与x的周期的周期x相等，即相等，即Tx=Ty，则光点在描完一个完整的周期以后立即回到初始则光点在描完一个完整的周期以后立即回到初始位置，接着又沿着原来的轨迹重新描绘，屏上将呈位置，接着又沿着原来的轨迹重新描绘，屏上将呈现一个周期的波形。如果现一个周期的波形。如果Tx=2Ty，屏上将呈现两屏上将呈现两个周期的波形。如果个周期的波形。如果Tx=nTy，即即y屏上将呈现屏上将呈现个完整周期的波形。个完整周期的波形。【仪器介绍】【仪器介绍】电电平平旋旋钮钮，用以调节触发信号波形上触发点的相应电平值，使在这一电平上启动扫描。顺时针方向转动，趋向信号波形的正向部分，反
6、之趋向信号的负向部分。若将电平顺时针旋至满度，并使此电位器连动的开关断开（使稳定度电位器的通地点断开），此时扫描电路处于自激状态，扫描电路在没有触发信号输入的情况下，也能自动进行扫描。垂垂直直放放大大器器的的增增益益微微调调旋旋钮钮，用以连续改变垂直放大器的增益，即Y方向的信号幅度。当微调旋钮顺时针旋足，亦即位于标准位置时，增益最大。垂垂直直输输人人灵灵敏敏度度步步进进式式选选择择开开关关，可根据被测信号的电压幅度，“选择适当的档级位置，以利于观测。当微调旋钮位于校准位置时，/div档级的标称值即可视为示波器的垂直输人灵敏度。第档级的“”为接人100mV的方波校准信号，供垂直输人灵敏度和水平时
7、基扫速经常校准之用。扫扫速速微微调调旋旋钮钮，用以连续调节时基速度，当旋钮顺时针方向旋至满度，亦即处于“校准”状态此时扫描位于快端，微调扫速的调节范围能大于2.5倍。时时基基扫扫速速步步进进式式选选择择开开关关，扫描速度的选择范围由0.1s100ms/div，可根据被测信号频率的高低，选择适当的档级，当扫速微调旋钮于“校准”位置时，t/div档级的标称值，即可视为时基扫描速度。触触发发信信号号极极性性开开关关，用以选择触发信号的上升或下降部分来触发扫描电路，促使扫描启动。触触发发信信号号源源选选择择开开,当开关处于“内”时，触发信号取自垂直放大器中引离出来的被测信号。当开关位于“电视场”时，系
8、来自垂直放大器中被测电视信号，通过积分电路，能使屏幕上显示的电视信号与场频同步。当开关位于“外”时，触发信号将来自“X外触发”插座输入的外加信号，它与垂直被测信号应具有相应的时间关系。二、二、XD-2低频信号发生器面板图及使用方法低频信号发生器面板图及使用方法XD-2型低频信号发生器的使用方法：XD-2型低频信号发生器是一种多用途的信号发生器，它能产生1Hz到1MHz的正弦波电信号。输出电压为05V，最大衰减量达90db。1将电源接入220V，50Hz交流电源上，预热30分钟。2根据所使用的频率范围，先将面板上频率范围开关转向某一档，然后再拨动面板上方的三个十进制的频率旋钮，调到所需要的频率,
9、输出信号电压的频率是：“1”，“0.1”,“0.01”三个旋钮读数之和乘以“频率范围”旋钮指示值。3仪器的正弦波电压由面板上的两个接线柱输出，适当调节面板上的输出衰减旋钮和输出细调电位器，便可在输出端得到所需要的电压，输出电压（在1V5V范围内）可以从本机上的电压表直接指示出来。【实验内容】【实验内容】电压测量电压测量当示波器校准后，即可对被测信号波形的电压幅度进行定量测定。交流电压的一般测量应按如下步骤：（1）垂直系统的输入耦合选择开关15置于“AC”，V/div档开关和t/div扫速开关，根据被测信号的幅度和频率选择适当的档级，并将被测信号（本实验由XD-2信号发生器提供）直接或通过101
10、探极输入仪器的Y轴输入端，调节触发“电平”使波形稳定。（2）根据屏幕的坐标刻度，读测显示信号波形的峰峰值，假设峰峰值为Ddiv，而仪器V/div档级标称值0.1V/div，且Y轴输入端使用了101探极，则被测信号的峰峰值应为：Vp-p=0.1V/divDdiv10=D（Vp-p）屏幕上的显示如图7所示。频率测量频率测量频率测量有直接测量法和李萨如图形法。直接测量就是根据屏幕上的坐标值和扫描开关档级的标称值，读取一个周期的时间，其倒数即为频率。李萨如图形法是利用已知频率信号与未知频率信号的合成而形成的李萨如图形，来确定未知信号频率。其步骤如下：（1）将被测信号输入示波器的Y输入插座，将已知频率信
11、号输入“外接X”输入插座。（2）根据屏上显示的李萨如图形的比值和已知频率信号计算被测信号的频率。【实验步骤及要求】【实验步骤及要求】电压的测量电压的测量1熟悉面板上各旋钮作用。熟悉面板上各旋钮作用。2检检查查示示波波器器工工作作是是否否正正常常，开开机机前前，将将辉辉度度旋旋钮钮逆逆时时针针旋旋到到最最小小值值，X轴轴，Y轴轴位位移移旋旋钮钮分分别别旋旋到到中中间间位位置置，电电平平旋旋钮钮顺顺时时针针旋旋到到“自自激激状状态态”，扳扳键键开开关关16拔拔到到“+”。打打开开电电源源开开关关，预预热热5min，然然后后调调节节辉辉度度、聚聚焦焦、t/div等等旋旋钮钮，观观察察时时间间扫扫描描
12、基基线线，练练习习调调节节“辉辉度度”，“聚焦聚焦”及及“位移位移”等旋钮。等旋钮。3将将示示波波器器面面板板上上旋旋钮钮10上上微微调调钮钮9、旋旋钮钮12上上的的微微调调钮钮11都都顺顺时时针针旋旋足足，位位于于校校准准位位置置，扳扳键键开开关关16置置于于“十十”，扳键开关，扳键开关17置于置于“内内”。将将示示波波器器面面板板上上扳扳键键开开关关15置置于于“AC”处处，并并将将“电电平平”钮钮调调离离自自激激状状态。态。用XD-2信号发生器作为信号源，取=50Hz，Vy=1V，衰减档用零，把信号输到示波器Y轴输入插座。（若屏上不显示信号波形可缓慢调节电平旋钮调出信号波形）根据被测信号
13、的幅度和频率可适当调节示波器面板上V/div旋钮10和t/div旋钮12在示波器荧光屏上得到合适图形，调节“电平”旋钮使波形稳定，示波器荧光屏上波形幅度可通过旋钮10调整，波形个数可通过旋钮12调整，使屏幕上稳定的显示出23个完整波形。4、观察不同频率的正弦波形，直接测量其电压和周期。要求至少测四种频率的信号，参考表格如下：观察李萨如图形并利用李萨如图形测定频率观察李萨如图形并利用李萨如图形测定频率1将示波器面板上扳键开关16和扳键开关17分别置于“X”和“外”，扳键开关15置于“AC”处。2利用XD-2信号发生器将频率为=100Hz正弦信号作为标准信号，经示波器面板上的“外接X”插座输入，利用另一个XD-2信号发生器作为被测信号源，将被测信号经示波器面板上的Y轴输入端输入，合成为李萨如图形。3只需调节与Y轴输入相连接的XD-2信号发生器的被测信号频率，使屏上依次出现图8所示图形。4根据图形，结合式，计算出每一被测频率的数值，再与示波器面板上和Y轴输入相连的XD-2信号发生器上的指示值比较，修正值是，填入表内。fx=100Hzfy输至Y轴