大学物理实验示波器实验报告

《大学物理实验示波器实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理实验示波器实验报告（13页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、Karl Ferdinand Braun图8-142114151617图8-2 VD4322型双踪示波器板面图10示波器的使用【实验简介】示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具 有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小;具有较高的灵敏度；动态 范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周 期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见 的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参 数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感

2、器，还可以对温度、压力、 密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进 行电子测量的前提。第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组 成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字 示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用 在工业、科研、国防等很多领域中。Karl Ferdinand Braun 生平简介1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun于1897年发明世界上第一 台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT为布朗管(Braun Tube)。【实验目的1、了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信

3、号发生器的基本使用方法。2、学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。3、通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。【实验仪器】VD4322B型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等1、电源开关2、电源指示灯3、聚焦旋钮4、亮度调节旋钮5、Y1(X)信号输入口 6、Y2信号输入口 7、8、 入耦合开关(AC-GND-DC) 9、10、垂直偏转因数选择开关(V/格)11、位移旋钮促、丫?位移旋钮 13、工作方式选择开关(丫、丫?、交替、断续)14、扫描速度(时间/格)选择开关15、扫描微调控制 旋钮16、水平位移旋钮17、电平调节旋钮【实验原理】一、示波器

4、的结构及简单工作原理示波器一般由5个部分组成，如图8-3所示：（1）示波管；（2）信号放大器和衰减器（3） 扫描发生器；（4）触发同步电路；（5）电源。下面分别加以简单说明。-f-H荧光屏图8-3电路结构图图8-4示波管示意图1、示波管示波管主要包括电子 枪、偏转系统和荧光屏三部 分，全都密封在玻璃外壳内， 里面抽成高真空。如图8-4 所示，下面分别说明各部分 的作用。（1）荧光屏：它是示 波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而 显示出电子束的位置。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定时间才会停止，称为余辉 效应。（2）电子枪：由灯丝H、阴极K、控制

5、栅极G、第一阳极A第二阳极A2五部分组成。 灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属筒，被加热后发射电子。控制栅极 是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控 制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示 波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了 屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控 制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作 用，所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面

6、板上的“聚焦”调 节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅 助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。（3）偏转系统：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板Y 对水平偏转 板X。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧 光屏上的光斑位置也发生改变。容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电压成正比，因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距离的测量，这就是示波器测量电压的 原理。2、信号放大器和衰减器 示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。由 于示波管本身的X及Y轴偏转板的灵敏度不

7、高（约o.llmm/V）,当加在偏转板的信号过 小时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为此设置X轴及Y轴电压放大 器。衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的 要求，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使 仪器受损。对一般示波器来说， X 轴和 Y 轴都设置有衰减器，以 满足各种测量的需要。3、扫描系统（扫描发生器） 扫描系统也称时基电路，用来产生一个随时间作线性变化的 扫描电压，这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿 波电压，如图8-5所示，这个电压经X轴放大器放大后加到示波 管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。这样，屏上的水平 坐标变成时间

8、坐标,Y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展 开。扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的重要组成部分。 一、 示波器显示波形的原理图8-5锯齿波如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮 点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则 看到的是一条竖直亮线，如图 8-6 所示。要能显示波形，必须同 时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉 开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值 最后突然回到最小，此后再重复地变化。这种扫描电压即前面所 说的“锯齿波电压”，如图8-5所示。 当只有锯齿波电压加在水平偏转板 上时，如果频率足够高，则荧光屏 上

9、只显示一条水平亮线。如果在竖直偏转板上（简称 Y 轴）加正弦电压，同时在水平偏转 板上（简称 X 轴）加锯齿波电压， 电子受竖直、水平两个方向的力的 作用，电子的运动就是两相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期稍大时， 在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。三、触发同步的概念102054,114；48Tx=8 y3 ；808 12图8-7不同步时波形如果正弦波和锯齿波电压的 周期稍微不同，屏上出现的是一移 动着的不稳定图形。这种情形可用 图 8-7 说明。设锯齿波电压的周期 7；比正弦波电压周期T，稍小，比 方说TIT =78在第一扫描周期 xy 内，屏上显示正弦信

10、号04 点之 间的曲线段；在第二周期内，显示 48 点之间的曲线段，起点在 4 处；第三周期内，显示 811点之 间的曲线段，起点在8处。这样， 屏上显示的波形每次都不重叠，好 象波形在向右移动。同理，如果Tx比Ty稍大，则好象在向左移动。以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不成整数 倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了使屏上的图形稳定，必须使TIT=n （n=1, 2, 3,），n是屏上显示完整波形的个数。xy为了获得一定数量的波形，示波器上设有“扫描时间”（或“扫描范围”）、“扫描微调” 旋钮，用来调节锯齿波电压

11、的周期/ （或频率fx）,使之与被测信号的周期t （或频率fy） 成合适的关系，从而在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。输入Y，轴的被测信号 与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期（或频 率）可能发生微小的改变。这时，虽然可通过调节扫描旋钮将周期调到整数倍的关系，但过 一会儿又变了，波形又移动起来。在观察高频信号时这种问题尤为突出。为此示波器内装有 扫描同步装置，让锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。 有的示波器中，需要让扫描电压与外部某一信号同步，因此设有“触发选择”键，可选择外 触发工作状态，相应设有“外触发”信号输入

12、端。四、 示波器的应用1、示波器观察电信号波形。将待观察信号从Y或Y端接入加到Y偏转板，X偏转板加上扫描电压信号，调节辉度12旋钮、聚集旋钮、x、y位移旋钮，调节电压偏转因数旋钮和扫描时间旋钮，再调节同步触发 电平旋钮，即看到待观察信号波形。2、测量电压 利用示波器可以方便测出电压值，实际上示波器所做的任何测量都归结为电压的测量。其原理基于被测量的电压使电子束产生与之成正比的偏转。计算公式为U （t） = yk（8-1）y式中，y为电子束沿y轴方向的偏转量，用格数（DIV）表示；k为示波器y轴的电压 偏转因数（VIDIV ）即（伏/格）。3、测量频率（1）周期换算法周期换算法所依据的原理是频率

13、与周期成倒数关系：1f =（8-2）信号的周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形的又一个周期在荧光屏上的水平偏转距离而求得T = t-x （T=扫描速度X个周期水平距离），故信号的频率便可以算出。（ 2 ）李萨如图形法设将未知频 率 fy 的电压 Uy 和 yy 已知频率 fx 的电 压 Ux （均为正弦x 电压），分别送到 示波器的Y轴和X 轴，则由于两个电 压的频率、振幅和 相位的不同，在荧 光屏上将显示 各 种不同波形，一般 得不到稳定的 图 形，但当两电压的 频率成简单整 数 比时，将出现稳定 的封闭曲线，称为 李萨如图形。根据 这个图形可以 确 定两电压的频 率 比，从而确定待测 频率

14、的大小。图 8-8 李莎如图图8 列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难得出：加在Y轴电压的频率f 水平直线与图形相交的点数N= x 加在X轴电压的频率f 垂直直线与图形相交的点数N xy所以未知频率实验内容及要求】8-3)1、示波器：辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子；2、信号源：频率、信号幅度、波形选择。3、连接信号源与示波器：信号源输出正弦波信号、调节示波器，出现稳定的正弦波，根据 波形和幅度因子算出电压有效值，波形和扫描因子算出信号频率。4、将示波器置非扫描档，外接两个信号源合成利萨如图。实验数据记录与处理】测定正弦波电压和频率的表格f理论

15、二Hz电 压幅度因子峰值距离电压峰值有效值k = V / DIVy =divU = ky = VmU有=V频 率扫描因子一周期的 水平距离周期值频率t =ms / DIVx =DIVT = xt =msf = 1 = f = T = Hz利萨如图表格fxfy 、1000Hz2000Hz1000Hz思考题】1. 示波器为什么能显示被测信号的波形？2. 荧光屏上无光点出现，有几种可能的原因？怎样调节才能使光点出现？3. 荧光屏上波形移动，可能是什么原因引起的【附EM1643型函数发生器介绍】图8-9函数发生器图(1) 电源开关(POWER):按入开。(2) 功能开关(F UNCTION):波形选择

16、正弦波方波和脉冲波 三角波和锯齿波(3) 频率微调旋钮FREQVAR:频率复盖范围10倍。(4) 分档开关(RANGE-HZ) : (10HZ-2MHZ分六档选择)。(5) 衰减器按钮(ATT)：开关按入时衰减低30Db。(6) 电压幅度调节旋钮(AMPLITUDE)；幅度可调。(7) 直流偏移调节(DC OFF SET)：当开关拉出时:直流电平为-10+10V连续可调，当开关按入时:直流电平为零。(8) 占空比调节(PAMP/PULSE)：当开关按如时:占空比为本50%50%；当开关拉出时:占空比为10%90%内连续可调；频率为指示值三10。(9) 信号输出(OUTPUT)：波形输出端。(1

17、0) TTL OUT： TTL电平输出端。(11) VCF:控制电压输入端。(12) IN PUT：外测频率输入端。(13) OUT SIDE：测频方式(内/外)。(14) SPSS :单次脉冲开关。(15) OUT SPSS：单次脉冲输出。目xxxx Hxxxx书XXXX 强目号蛰乌罄胚删盟目诲XXXX目录第一节 项目概况一、项目背景二、投资方简介三、目标公司简介第二节 拟投资行业及市场概况 第三节 项目实施的必要性与可行性一、项目实施的必要性二、目标公司市场分析三、项目实施的可行性第四节 项目内容及实施方案 第五节 项目效益分析一、经营收入估算二、经营总成本估算三、经营利润与财务评价 第六

18、节 项目风险分析及对策一、市场风险及对策二、技术风险及对策三、财务风险及对策第七节 投资方案一、收购定价二、预计投资总额三、资金来源与支付四、后续发展方案 第六节 报告结论第一节 项目概况一、项目背景 说明项目提出的背景、投资理由、拟投资国家的投资环境、在可 行性研究前已经进行的工作情况及其成果、重要问题的决策和决策过 程等情况。二、投资方简介1、投资方基本情况及经营情况 包括目标公司基本工商注册信息、产业布局、主要产品及用途、 员工情况、股权结构及控股方信息、行业地位、历史沿革等。2、投资方实力和优势分析三、目标公司简介1、基本信息 包括目标公司基本工商注册信息、产业布局、主要产品及用途、

19、员工情况、股权结构及控股方信息、行业地位、历史沿革等。2、经营情况（1）经营情况公司的产品在市场上进行销售、服务的发展现状，包括历年产量、 销售收入等。（2）资产负债情况 公司主要财务指标，要求能够反映公司盈利能力、经营能力、偿 债能力等。第二节 拟投资行业及市场概况1、国内相关行业及市场概况2、国际相关行业及市场概况第三节 项目实施的必要性与可行性一、项目实施的必要性主要围绕公司战略目标，根据公司产业资源协同发展的需要以及 产品规划，结合产业政策等有关因素的支持与制约，论证项目投资的 必要性。二、目标公司市场分析 运用统计分析原理，分析目标公司产品销售变化及市场发展趋 势。1、市场规模 研究

20、目标公司产品及行业的整体规模，具体包括目标公司产品及 行业在指定时间的产量、销售收入等。2、行业分析 主要包括行业内主要品牌市场占有率、行业总销售量年增长率、 行业发展方向、市场发展方向等。3、竞争格局 包括主要竞争企业基本资料、主要品牌经营策略、竞争品牌近三 年发展情况、行业竞争态势未来发展预测等。三、项目实施的可行性主要表现在以下方面： 技术可行性。主要分析目标企业产品技术现状与规划是否符合公 司战略，技术部门对目标公司实施的技术在行业内进行比选和评价， 合理评估其技术先进性。经济可行性。主要从企业理财的角度进行资本预算，评价项目的 财务盈利能力，预测项目投资回收期、净现值等财务指标。社会

21、影响。主要从资源配置的角度衡量项目的价值，评价项目在 符合区域经济发展目标、有效配置经济资源、增加供应、创造就业、 改善环境等方面的效益。风险因素及对策。主要对项目的市场风险、技术风险、财务风险、 法律风险及社会风险等风险因素进行评价，制定规避风险的对策，为 项目全过程的风险管理提供依据。第四节 项目效益分析一、经营收入估算根据行业及公司历史数据对目标公司未来五年经营收入进行合 理预测。二、经营总成本估算合理估算目标公司未来五年主营业务成本、期间费用和税金支出 等。三、经营利润与财务评价合理估算目标公司未来五年的盈利水平，并估算项目投资回收 期、内部收益率、净现值等财务指标。第五节 项目风险分

22、析及对策本项目实施过程中，可能会面临来自各方面的风险，须对项目 的政策风险、国别风险、市场风险、技术风险、管理风险、财务及税 务风险、法律风险、经济及社会风险、后续整合风险等风险因素进行 评价，制定规避风险的对策，为项目全过程的风险管理提供依据。第六节 投资方案一、项目实施方案二、收购定价根据审计报告和资产评估报告等资料，综合利用多种估值方法， 如净现值法、成本法、收益法、市场可比交易等，对目标公司进行合 理估值。三、预计投资总额根据目标公司估值结果，合理计算收购一定比例股份的对价，并 预测未来五年需对目标公司追加的投资额。四、资金来源与支付 根据项目的预计投资总额及收购主体单位的资金运行情况，分析 收购资金的来源及可行性与资金支付方式。五、后续发展方案 从发展战略出发，对目标公司未来发展方向进行合理规划。第八节 报告结论对项目是否可行出具结论性意见。