大學物理實驗——示波器的使用實驗報告

1、實驗3.11 示波器的原理與使用實驗者姓名：xxx 同組者姓名：xxx 實驗日期：20xx.x.x一、實驗目的1、了解示波器的基本結構和工作原理。2、利用示波器觀察測量正弦波、方波、鋸齒波的振幅、頻率。3、觀察電子束垂直正弦振動合成的軌跡（李薩如圖形）并測定正弦振動頻率比。二、實驗儀器通用aos1022c型數(shù)字存儲示波器，tfg1900a型函數(shù)信號發(fā)生器。三、實驗原理示波器是利用示波管內電子束在電場或磁場中的偏轉，顯示電壓信號隨時間變化波形的一種電子觀測儀器。在各行各業(yè)與各個研究領域都有著廣泛的應用。其基本結構與工作原理如下1、示波器的基本結構與顯示波形的基本原理示波器種類很多，基本都包括幾個

2、組成部分：示波管（crt）、豎直信號放大器（y放大）、水平信號放大器（x放大）、掃描信號發(fā)生器、觸發(fā)同步系統(tǒng)和直流電源等。示波管是示波器的核心部件，如圖1所示?？杉毞譃殡娮訕?、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分，均密封在抽成高真空的玻璃外殼內。f燈絲，k陰極，g控制柵極，a1、a2第一、第二陽極，y、x豎直、水平偏轉板圖1示波管結構簡圖1）電子槍電子槍包括燈絲，陰極，控制柵極，第一陽極，第二陽極五部分。陰極被燈絲加熱后，可沿軸向發(fā)射電子。并在熒光屏上顯現(xiàn)一個清晰的小圓點。2）偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)由兩對互相垂直的金屬偏轉板x和y組成，分別控制電子束在水平方向和豎直方向的偏轉。從電子槍射出的電子束若不受橫向電場的

3、作用，將沿軸線前進并在熒光屏的中心呈現(xiàn)靜止的光點。若受到橫向電場的作用，電子束的運動方向就會偏離軸線，屏上光點的位置就會移動。x偏轉板之間的橫向電場用來控制光點在水平方向的位移，y偏轉板用來控制光點在豎直方向的位移。如果兩對偏轉板都加上電場，則光點在二者的共同控制下，將在熒光屏平面二維方向上發(fā)生位移。3）熒光屏熒光屏上涂有熒光粉，它的作用是將電子束轟擊點的軌跡顯示出來以供觀測。4）顯示波形的原理圖4圖3圖2在豎直偏轉板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直的亮線，如圖3所示。在水平偏轉板上加“鋸齒波電壓”掃描電壓，使熒光屏上的亮點沿水平方向拉開。電子的運動是兩相互相垂直運動的合成。當鋸齒波電壓與正

4、弦電壓的變化周期相等時，在熒光屏上將顯示出一個穩(wěn)定的正弦電壓波形圖如圖4所示。當波形信號的頻率等于鋸齒波頻率的整數(shù)倍時，熒光屏上將呈現(xiàn)整數(shù)個完整而穩(wěn)定的被測信號的波形，當兩者不成整數(shù)倍時，對于被測信號來說，每次掃描的起點都不會相同，結果造成波形在水平方向上不斷的移動。尤其是在頻率較高時，造成圖像不穩(wěn)定。調節(jié)示波器面板上的觸發(fā)電平通過電子電路調節(jié)掃描電壓周期為輸入信號周期整數(shù)倍的過程，稱為“整步”或“同步”。2、李薩如圖形的基本原理通過觀察熒光屏上李薩如圖形進行頻率對比的方法稱之為李薩如圖形法。將被測正弦信號加到y(tǒng)偏轉板，將參考正弦信號加到x偏轉板，當兩者的頻率之比是整數(shù)時，在熒光屏上將出現(xiàn)李薩

5、如圖形。圖5給出了幾種不同頻率比的李薩如圖形。判斷兩個電壓信號頻率比的條件是屏上出現(xiàn)了李薩如圖形穩(wěn)定不動，方法是對穩(wěn)定不動的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設水平線上的切點數(shù)最多為，豎直線上的切點數(shù)最多為，則 利用李薩如圖形能方便地比較兩正弦信號的頻率。若已知其中一個信號的頻率，便可算出另一待測信號的頻率。圖五四、實驗內容與步驟1.熟悉示波器的使用，觀察波形（1）接通電源，熟悉面板上各旋鈕的功能。（2）y軸輸入信號源信號，x軸輸入鋸齒波掃描電壓，并調節(jié)到合適的掃描頻率范圍，觀察輸入信號波形，調節(jié)掃描微調觀察波形變化情況，使屏上出現(xiàn)13個穩(wěn)定的波形。（3）觀察信號發(fā)生器的幾種輸出波形，按

6、要求記錄波形到表中。2.觀察李薩如圖形并測定未知正弦信號頻率（1）選擇信號源輸出為正弦波接入y軸，x軸選擇標準的正弦波，并把方式放置在線入上，可看到李薩如圖形。（2）調節(jié)信號源可得各種比率的圖形。因圖形不太穩(wěn)定，調節(jié)到變化最慢，記錄信號源所顯示的頻率讀數(shù)即可。五、實驗數(shù)據(jù)與實驗結果表1 對信號波形的觀察信號波的種類正弦波方波鋸齒波振幅/v10.210.210.2信號頻率（測量）/khz1.0021.0001.002信號頻率（讀數(shù)）/khz1.0001.0001.000波形表二 李薩如圖形的觀察1:12:13:13:22:33:4李薩如圖形/hz100010001000200030004000（測量值）/hz100220003003300320003003（標準值）/hz100020003000300020003000偏差y/hz203303 掃描電壓：5v注意事項1信號發(fā)生器、示波器預熱12分鐘以后才能正常工作。2觀察李薩如圖形時，信號頻率不要太高，否則看不清楚。3不