数字示波器的使用

物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：数字示波器的使用学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法。2.掌握用示波器观察电信号波形的方法。3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路。二、实验原理：1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，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。2.双踪示波器的原理双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等；电子开关使两个待测电压信号𝑌𝐶𝐻1和Y𝐶𝐻2周期性地轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示𝑌𝐶𝐻1信号波形，忽而显示Y𝐶𝐻2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形。若出现不完整波形，则可通过调节使之出现完整波形。3.示波器显示波形原理如果在示波器的𝑌𝐶𝐻1或Y𝐶𝐻2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相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。4.李萨如图形的基本原理如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。三、实验仪器：信号发生器、双踪示波器、探头四、实验内容和步骤：1、观察波形：打开示波器，开通𝐶𝐻1及相应信号发生器，调节信号发生器使𝑓𝑥=100Hz得到大小合适稳定的正弦波。2.测正弦波电压，测正弦波的周期（1）将被测信号发生器的信号从𝐶𝐻1输入，调节“Vol/div”旋钮，使图像大小适中。再调节信号发生器使得𝑓𝑥=100Hz，记录正弦波的波峰到波谷的垂直距离𝑑𝑦(示波器网格尺寸为1.0*1.0cm)，之后调节旋钮改变一次v/div,再记录一个𝑑𝑦。由𝑉𝑝−𝑝=𝑎∗𝑑𝑦,计算出𝑉𝑝−𝑝。（2）同理，记录一个完整周期的正弦波的水平宽度𝑑𝑥，记下此时t/div，再改变一次t/div,再记录dx。由T=t∗𝑑𝑥计算出T.五、实验数据与处理：Dy(cm)v/div(v/cm)Vpp(V)1.6.78213.562.2.75513.75Dx(cm)T/div(ms/cm)T(ms)1.4.002.510.002.2.00510.00fx(Hz)fy(Hz)图形nxnyfx:fynx:ny1100100111：11：12100200211：22：13100300311：33：1六、误差分析：1、操作仪器时可能误碰信号传输线，使频率在一定范围内跳动。2、示波器上显示的荧光线较粗，且会在一小段范围内跳动，使得读取的距离不准确。3、由环境因素（电源电压不稳定等）可能会对实验产生影响。4、仪器自身因为做工等方面的因素存在系统误差。七、思考题：1.简述示波器显示u-t图形（即电信号波形）的原理。答：示波器使高速的电子打在涂有荧光物质的屏幕上，就可以产生细小的光点。当一个直流电压加到一对偏转板上时，将使光点在荧光屏上产生一个固定位移，该位移的大小与所加直流电压成正比。如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上时，则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定。在被测信号的瞬时值的变化曲线,即u-t曲线。2.怎样用示波器定量地测量交流信号的电压有效值和频率？答：用光标法。调节波形上下移动键，使一条水平线对准波谷或波峰，计算峰-峰值，除以二就是振幅，再除以√2就是有效值。3.观察两个信号的合成李萨如图形时，应如何操作示波器？答：a.开通𝐶𝐻2及相应的信号发生器fy（之前𝐶𝐻1信号已输入）b.调节该信号发生器的输出频率，直至观察到第二条稳定的正弦波c.按下“HOR1MENU”及F5（将𝐶𝐻2信号从γ输入）4.为了使李萨如图形稳定下来，能否使用示波器上的同步旋钮？为什么？答：不能。因为李萨如图形实际上是一个质点同时在x轴、y轴上振动形成的；同步旋钮是使每次扫描都扫描在同一个起始相位，使一个示波器内只有一个稳定的图形。5.用示波器观测周期为0.2ms的正弦电压，若在荧光屏上呈现了3个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？答：0.2×3=0.6（ms），所以周期是0.06ms.八、附上原始数据：