大学物理示波器实验论文

大学物理示波器实验论文

实验目的与要求：
（1） 了解示波器的工作原理
（2） 学习使用示波器观察各种信号波形
（3） 用示波器测量信号的电压、频率和相位差

主要仪器设备：
YB4320G 双踪示波器， EE1641B型函数信号发生YB4320G 双踪示波器， EE1641B型函数信号发生器
器

实验原理和内容：
1. 示波器基本结构
示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成， 其中示波管是核心部分。
示波管的基本结构如下图所示， 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成， 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。

电子枪的作用是释放并加速电子束。 其中第一阳极称为聚焦阳极， 第二阳极称为加速阳极。 通过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。
偏转系统由X、Y两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。
荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。
放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。
扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。
2. 示波器的显示波形的原理

如果只在竖直偏转板加上交变电压而X偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示：

如果在Y偏转板和X偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示：

3. 扫描同步
为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。

步骤与操作方法：
1. 示波器测量信号的电压和频率
对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出
，
其中a为垂直偏转因数（电压偏转因数）（从示波器面板的衰减器开关上可以直接读出）单位为V/div或mV/div； h为输入信号的峰-峰高度， 单位div； b为扫描时间系数， 从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出， 单位s/div、ms/div或μs/div； l为输入信号的单个周期宽度， 单位div。
（1） 打开电源开关并切换到DC档， 拨动垂直工作方式开关，选择未知信号所在的通道。
（2） 通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”， 以及它们对应的微调开关， 使未知信号图形的高度和波形个数便与测量。 同时在开关上读出计算所需的a、b值。
（3） 调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮，利用荧光屏上的刻度读取l、h值， 并记录。

2. 用示波器直接观察半波和全波整流波形
（1） 将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的AB端， CD端送入示波器的CH1或CH2端。
通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”是信号显示在屏内， 分别观察整流后的波形， 并

大学物理实验示波器的实验总结

一、实验目的 1. 了解双踪示波器显示波形的工作原理； 2. 学会利用双踪示波器观测电压信号； 3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 二、实验仪器 信号发生器、双踪示波器、探头。 三、实验原理 1. 示波器 2. 双踪示波器的原理 3. 示波器显示波形原理 如果在 YCH1 或 CH2 端口加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的周期相等时，则显示完整周期的正弦波形，如图 3 ，若在 YCH1 和 YCH2 同时加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。 4. 李萨如图形的基本原理 在示波器的 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加上正弦波，当信号的频率比值为简单整数比时，得到李萨如图形。 fx 、 fy 为 x,y 偏转板上信号频率， nx 、 ny 为李萨如图形与假想水平线、垂直线的切点数目。 四、实验内容 1. 做好准备工作，设置好示波器； 2. 观察各种波形； 3. 测量正弦波的电压峰值、周期和频率，测四组数据。 六、思考题 1. 简述示波器显示电压——时间图形（即电信号波形）的原理。 答：高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点， Y 偏转板是水平放置的两块电极， X 偏转板是垂直放置的两块电极，在 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加电压，可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同，周期不同，所得到的图形会不一样。 五、数据处理与分析 1. 测正弦波的电压峰值 次数 Vp-p 测量值（ V ） Vp-p 真实值（ V ） 误差（ V ） 1 3.68 4 0.32 2 8.56 10 1.44 3 13.3 15 1.7 4 18.8 20 1.2 2. 测正弦波的周期、频率 次数 T 真实值（ S ） f 真实值（ HZ ） f 测量值 (HZ) f 误差 (HZ) 1 1×10-2 100 100 0 2 1×10-4 104 10010 10 3 1×10-6 106 106 0 4 1×10-7 107 9.963×106 3.7×104 3. 利用李萨如图形测频率 李萨如图形 fx(HZ) ny nx fy= nx*fx/ ny (HZ) 实际测量值 (HZ) 90 1 1 90 89.9 90 1 2 180 180.1 90 2 1 45 45.2 90 3 2 60 60.7 六、思考题 1. 简述示波器显示电压——时间图形（即电信号波形）的原理。 答：高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点， Y 偏转板是水平放置的两块电极， X 偏转板是垂直放置的两块电极，在 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加电压，可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同，周期不同，所得到的图形会不一样。 七、注意事项 1. 荧光屏上光点（扫描线）亮度不可调得过亮，并且不可将光点（或亮线）固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。 2. 示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时不能用力太猛。 3. 双踪示波器的两路输入端 CH1 ， CH2 有一公共接地端，同时使用 CH1 和 CH2 时，接线时应防止将外电路短路。