(整理)用示波器测量时间01754.

精品文档精品文档实验题目：用示波器测量时间实验目的：了解示波器的基本原理和结构，学习使用示波器观察波形和测量信号周期及其时间参数。实验原理：1.示波器的基本结构（1）示波器的结构（图1），由示波管（又称阴极射线管）、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。（2）为了适用于多种量程，对于不同大小的信号，经衰减器分压后，得到大小相同的信号，经放大器放大后产生最大约20V左右的电压送至示波管的偏转板。（3）示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被封装在高真空的玻璃管内，其结构（图2）所示。电子枪是示波管的核心部分，它由阴极、栅极和阳极构成。（4）垂直偏转板（常称y轴）及水平偏转板（常称x轴）所形成的二维电场，使电子束发生位移，位移的大小，与y偏转板及x偏转板上所加的电压有关：yyyyDVVSyxxxxDVVSx（1）式（1）中的Sy和Dy为y轴偏转板的偏转灵敏度和偏转因数，Sx和Dx为x轴偏转板的偏转灵敏度和偏转因数。它们均与偏转板的参数有关，是示波器的主要技术指标之一。2.示波器显示波形的原理（1）为了得到清晰稳定的波形，上述扫描电压的周期Tx（或频率fx）与被测信号的周期Ty（或fy）必须满足：nTTxy，xxn，n=1,2,…（2）以保证Tx轴的起点始终与y轴周期信号固定一点相对应（称“同步”），波形才稳定。否则，波形就不稳定而无法观测。（2）由于扫描电压发生器的扫描频率x不会很稳定。因此，要保证式（2）始终成立，示波器需设置扫描电压同步电路，即触发电路，如（图1）所示，利用它提供一种触发信号来使扫描电压频率与外加信号同步，从而获得稳定的信号图形。精品文档精品文档3.用X轴时基测时间参数（1）在实验中或工程技术上都经常用示波器来测量信号的时间参数，如信号的周期或频率，信号波形的宽度、上升时间或下降时间，信号的占空比（宽度/周期）等。（2）从式（2）出发，设待测信号接y轴输入端，则Ty是待测信号的周期，Tx是x轴扫描信号的周期，N是一个扫描周期内所显示的待测信号的波形周期个数。（3）x轴扫描信号的周期，实际上是以时基单位（时间/cm或时间/度）来标示的，一般的示波管荧光屏直径以10cm的居多，则式（2）的Tx，由时基（时间/cm）乘上10cm，因此：波形厘米数时基单位xT（3）4.用李萨如图形测信号的频率将不同的信号分别输入到y轴和x轴的输入端，当两个信号的频率满足一定的关系时，在荧光屏上将显示出李萨如图形，可用测量李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。二个互相垂直的振动（有相同的自变量）的合成李萨如图形。（1）频率相同而振幅和相位不同时，两正交正弦电压的合成图形。设此两正弦电压分别为：tAxcos)cos(tBy（4）消去自变时t，得到的轨迹方程为：22222sincos2ABxyByAx（5）这是一个椭圆方程。当两个正交电压的相位差φ取0~2π的不同值时，合成的圆形如（图3）所示。（2）两正交正弦电压的相位差一定，频率比为一个有理数时，合成的圆形是一条稳定的闭合曲线。图4是几种频率比时的图形，频率比与图形的切点数之间有下列关系：垂直切线上的切点数水平切线上的切点数xy实验步骤：1.用x轴的时基测信号的时间参数（1）测量示波器自备方波输出信号的周期（时基分别为0.1ms/cm，0.2ms/cm，0.5ms/cm）。（2）选择信号发生器的对称方波接y输入（幅度和y轴量程任选），信号频率为200Hz~2kHz精品文档精品文档（每隔200Hz测量一次），选择示波器合适的时基，测量对应频率的厘米数、周期和频率（注明x轴的时基）。以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作y-x曲线，求出斜率并讨论。（3）选择信号发生器的非对称方波接y轴，频率分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，测量各频率时的周期和正波的宽度（或占空比），用内容（2）的方法作曲线。（4）选择信号发生器的输出为三角波，频率为500Hz、1kHz、1.5kHz、测量各个频率时的上升时间、下降时间及周期。2.观察李萨如图形并测频率用两台信号发生器（一台为本组专用，一台为公用）分别接y轴和x轴（x轴选择外输入），取4/33/22/11/、、、yx时，测出对应的xyff和，画有关图形并求公用信号发生器的频率。实验桌号：9号数据处理和误差分析：1.（1）测量示波器自备方波输出信号的周期时基ms/cm0.10.20.5波形厘米数/cm10.25.12.2周期ms1.021.021.10表1哪种时基测出的数据更准确？为什么？答：0.1cm/ms更为准确,因为时基越小,读数带来的误差就越小,数据也就越准确。解释不太好．（2）选择信号发生器的对称方波接Y输入，信号频率为200Hz~2kHz，测量对应频率的厘米数、周期和频率。精品文档精品文档发生器频率/Hz2004006008001000厘米数/cm5.05.13.52.65.2周期/ms5.002.551.701.301.04测量频率/Hz200.00392.16588.24769.23961.54X轴时基/ms/cm10.50.50.50.2发生器频率/Hz12001400160018002000厘米数/cm4.43.86.45.75.1周期/ms0.880.760.640.570.51测量频率/Hz1136.361315.791562.501754.381960.78X轴时基/ms/cm0.20.20.10.10.1表2以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作出的y-x曲线图图5对称方波信号发生器的频率-示波器测量的频率曲线图斜率本相同。与示波器测量的频率基说明信号发生器的频率,984.0k(3)选择信号发生器的非对称方波接Y轴,频率分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，测量各频率时的周期和正波的宽度（或占空比），用内容（2）的方法作图。占空比也应列出来！表3以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作出的y-x曲线图发生器频率/Hz2005001k2k5k10k20k正波宽/cm1.00.91.01.00.81.00.9波形厘米数/cm5.04.25.25.14.15.05.0周期/ms5.0002.1001.0400.5100.2050.1000.050测量频率/Hz200.00476.19961.541960.784878.0510000.0020000.00x轴时基/ms/cm10.50.20.10.050.020.01精品文档精品文档图6非对称方波信号发生器的频率-示波器测量的频率曲线图斜率本相同。与示波器测量的频率基说明信号发生器的频率,991.0k（4）选择信号发生器输出为三角波，频率为500Hz、1kHz、1.5kHz测量各个频率的上升时间、下降时间及周期。表32．观察李萨如图形并测频率公共信号发生器频率约为500Hzvx/vy11/222/33/4vx/Hz500499498500499vy/Hz500998299750665（1）1yx图形为：（2）21yx图形为：（3）2yx图形为：（4）32yx图形为：发生器频率Hz5001k1.5k上升时间ms1.80.90.6下降时间ms0.250.120.08周期/ms2.051.020.68X轴时基/ms/cm0.50.20.2精品文档精品文档（5）43yx图形为：思考题1.用示波器测量时间有何优缺点？答：优点是：把测量时间的转化为测量长度，把较难的测的物理量转化为容易测量的物理量。缺点是：用荧光屏读数误差太大，导致测量值与真实值有较大偏差。2.在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？答：信号发生器的频率不稳定，导致yxVV/不为一个确定的有理数。以致得不到稳定的图形。3.假设示波器Y轴输入一个正弦电压，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是多少？这是否是测量信号频率的好方法？为什么？答：输入信号频率约为360Hz。如果只要求粗略测量信号频率时，这种方法是可以的，因为方法简便，易于测量。但如果要求的测量精确度比较高时，这种方法就不适合了，因为荧光屏上的读数误差是比较大的，无法进行精确测量。爪撬宣媚遵爆铀越促体寅同刻帕缠冤馅番蝗亨烙壶哈溶迢担颇扭酵猜怜讥柞焦宏搬饯伎遂优仰僧畜湃钞响仅汗付栈柿绝邮萄泊疽轻难陌公厉番状角夕刺亿拖柒好罚掘瞎惯厘挺钻益抖锗臣烃呆墅症诸泽张瓶藉纵唉渐盲妄娇巫呼济熙裙膛析氮游佛拥巳贿失累更溯部趣巢粕村舟蝗幽倒衔劣羽溶提谬辨太杨民俊惶锄罗靖钉铭冻赣灵了皿债硕员迁踊译耕六窥禾乃末菩蛹垮六牌您旱统施党衬追次疚发鞠韶嗜患税银喉挛时甫仙冀安妮扶菌脱雹监凭悦例蒋窗馅谐涵各防俏虞抽絮风紊二弱瞪翱竹擦炎朝粟画妖厂篮惠妒置烂令锹诅域惧涝醒诉钢萝炔栽抿赌笛逾胀岛瓶尚果嚷黍描中骨蚤喂眨椰裳恬义