实验五示波器的使用

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1、实验五实验五 示波器的使用示波器的使用 示波器是一种显示各种电压波形的仪器。它利用被测信号产生的电场对示波管中电子运动的影响来反映被测信号电压的瞬变过程，由于电子惯性小，荷质比大，因此示波器具有较宽的频率响应，用以观察变化极快的电压瞬变过程，因而它具有较广的应用范围。一切能转变为电压信号的电学量（如电流、电功率、阻抗等）和非电学量（如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率等），其随时间的瞬变过程都可以用示波器进行观察和测量分析。本实验通过用示波器观察各种电信号的波形，测量直流电压，测量交流信号的电压、周期、频率和位相等参数。了解示波器的基本结构及工作原理，较熟悉地掌握示波器的调节和使用。【实

2、实 验验 目目 的的 】1、了解示波器的结构和原理；2、掌握示波器的基本操作方法；3、利用示波器观察李萨如图形，学会一种测 量简谐振动频率的方法。【实实 验验 原原 理理 】示波器的结构与工作原理 图 5-1 示波管的结构示意图如图5-1所示。在灯丝HH中通以一定的电流将阴极K加热时，阴极K就有电子发射出来，这些电子穿过控制栅极G，在加速区（A1、A2、A3）聚焦、加速后，飞向荧光屏上的P点，使屏L的荧光物质发光而形成亮点。调节阳极A2的电压，可以改变A2与A1、A3之间的电场，以改变电子束的收缩程度，从而控制荧光屏上光点直径的大小，这个过程称为聚焦。为了控制荧光屏上亮点的位置，示波管内装有两

3、对相互垂直的偏转板，即X轴（X1、X2）偏转板和Y轴（Y1、Y2）偏转板。如果在偏转板上加有电压，电子束通过偏转板时将受电场力的作用而发生偏转，荧光屏上亮点的位置也随之改变。【实实 验验 原原 理理 】如下图5-2所示，如果在X轴偏转板上加一锯齿波电压（Y轴偏转板上不加任何电压），这时荧光屏上的亮点由A匀速地向B移动，到B后又马上返回A，并不断重复这一过程。我们把电子射线沿X轴方向从左到右作匀速的移动过程称为扫描。由于荧光材料具有一定的余辉时间，于是在荧光屏上呈现出一条水平的扫描亮线。图 5-2 此时再在Y偏转板上加一正弦交流信号电压，如图5-2所示，则电子束不仅受到水平电场力的作用，而且还受

4、到竖直方向的电场力的作用。若正弦交流信号电压与锯齿波电压的周期完全相同，或者后者是前者的整数倍，则荧光屏上可显示出一个或整数个完整的正弦波波形。由此可见，在X偏转板上加一锯齿波电压的情况下，示波管荧光屏上所显示的波形就是加在Y偏转板上的待测信号的波形，这就是示波器显示波形的基本原理。为了观测幅度不同的信号，示波器内设有放大和衰减系统。对输入的小信号进行放大；对输入的大信号进行衰减，以便在荧光屏上显示出适中的波形。【实实 验验 原原 理理 】李萨如图形 如果示波器的X、Y轴同时输入的都是正弦交流信号电压，荧光屏上亮点的轨迹将是两个相互垂直的简谐振动合成的结果。特别当两个正弦交流信号电压的频率相等

5、或成简单整数比时，亮点的轨迹为一稳定的曲线，这种合振动的图形称为李萨如图形，如表5-1 李萨如图形的形状与X、Y轴输入的正弦交流信号的频率之间有一个简单的关系式，即YXXYNNff 式中fX、fY分别为X、Y轴输入的两个正弦交流信号电压的频率；NX、NY分别为 X、Y方向切线对李萨如图形的切点数。利用李萨如图形的这一特征，就可用已知信号电压的频率（如fY测量未知信号电压的频率（如fX）。【实实 验验 仪仪 器器 】示波器示波器 功率函数信号发生器功率函数信号发生器 ZL-1ZL-1整流波形仪整流波形仪【实验内容及步骤实验内容及步骤 】（一）检查示波器的工作情况。（二）观察信号的波形1、打开功率

6、函数信号发生器，将信号发生器“频率显示”开关向“内”，选 取所需频率，在显示屏上观察到相应的频率数值。“正弦波幅度”置于 最大，“方波幅度”置于最大，“正弦波衰减”置于“0dB”。2、用导线将信号发生器的“正弦波”和“”端钮分别接至示波器的“Y轴输 入”和“接地”端钮。3、调节信号发生器的“频率细调”旋钮，将信号发生器的频率调至100Hz，调节示波器的“扫描微调”和“整步增幅”旋钮，使示波器上出现稳定的 图形。4、用导线将信号发生器的“方波”和“”端钮分别接至示波器的“Y轴输入”和“接地”端钮。观察方波的波形。5、用导线将信号发生器的“三角波”和“”端钮分别接至示波器的“Y轴输 入”和“接地”

7、端钮，观察三角波的波形。将上述观察结果记入表一。【实验内容及步骤实验内容及步骤 】（三）、观察李萨如图形1、将示波器上的“X轴衰减”置于“10”档；用导线将整流波形仪6V.50Hz的 输出端接到示波器的“Y轴输入”；2、用导线将信号发生器的“正弦波”和“”端钮分别与示波器的“X轴输入”和“接地”端钮连结。3、调节信号发生器的输出信号频率，得出不同频率比的李萨如图形。读 出信号频率的数值；画出李萨如图形，记入表二中。（四）观察整流波形 利用ZL-1整流波形仪，在示波器上观察交流电的正弦波、全波整流 的各种波形。【注注 意意 事事 项项 】1、为了保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能太强

8、，而且也不能让光点长 时间停在荧光屏的一点上。2、实验过程中，如果短时间不使用示波器，可将“辉度”旋钮逆时针旋至尽头，使光点 消失。不要经常通断示波器，以免缩短示 波器的使用寿命。【数数 据据 记记 录录 表表 】表 1信号波形图 正弦波 方 波 三角波 表 2记录整流后的波形：示示 波波 器器 简简 介介示示 波波 器器 简简 介介示示 波波 器器 简简 介介示示 波波 器器 的的 操操 作作（一）调节1、电源电压的设置 本示波器具有二种电源电压设置，在接通电源前，应根据当地标准参见仪器后盖提示将开关置合适档位，并选择合适的保险丝装入保险丝盒。2、面板一般功能的检查（l）将有关控制件位置表5

9、2位置（2）接通电源，电源指示灯亮、稍等预热，屏幕中出现光迹，分别调节亮度和聚焦旋钮，使光迹的亮度适中、清晰。（3）通过连接电缆将本机校准信号输入至CH1通道。示示 波波 器器 的的 操操 作作（4）调节电平旋钮使波形稳定，分别调节垂直移位和水平移位，使波形 与图4-3吻合。（5）将连接电缆换至CH2通道插座，垂直方式置“CH2”，重复（4）操作图 4-33、亮度控制 调节辉度电位器，使屏幕显示的轨迹、亮度适中。一般观察不宜太亮，以避免荧光屏过早老化。高亮度的显示用于观察一些低重复频率信号的快速显示。示示 波波 器器 的的 操操 作作7、信号连接 4、垂直系统的操作5、水平系统的操作 6、触发

10、控制（二）测量1、测量前的检查和调整 2、幅值的测量 3、时间测量 功率函数信号发生器功率函数信号发生器 面板控制器说明DCY3A型功率函数信号发生器面板控制的作用分别叙述如下：l、电源开：仪器电源开关，当此开关向“电源开”位置时，显示屏显示出红光，开关板向其反方向，表示此时电源关断。2、频率范围：仪器输出信号频率范围选择开关，其中由 50HZ500KHZ分11档调节频率粗调，并从分档中再设频率细调，FA为第一细调。它由一只多圈电位器组成，可连续旋转调整10圈来改变频率，FC为第二细调，能对输出信号作0IHZ细调。3、正弦波幅度：正弦波信号输出幅度调节器，可改变正弦波的幅度大小，分一4010d

11、B及功率档，和 09dB细调。功率函数信号发生器功率函数信号发生器 4、输出：（a）“”为方波输出接口。（b）“/V”为三角波输出接口。（c）“”为正弦波输出接口。（d）“”输出接地端。5、输入：当本仪器川作频率计时，将被测信号接到该端子。6、频率显示：计频显示方式选择开关。当开关板向“内”时为显示本机输出信号的频率，当开关极向“外”时为外测频率，该开关同时也是“外测信号输入”选择开关。另一只开关用来作计频取样时间选择的，即其板向“Is”时取样时间为 1秒，显示屏很快便可指示出被测信号的频率，开关板向“10s”时这样可以将测量频率的分辨率提高到0IH要较长时间方可指示读数，而且要取样二至三次，

12、其读数方稳定。这一点一定要注意，（该档一般使用在低频范围）。7、安全接地点：该点在仪器的后面，用来接地线的接口，以防仪器漏电起安全保护作用。8、Fuse：仪器的用电保险管座，逆时针旋开，更换保险管时使用，注意换保险管时应拨下“电源”插头。9、电源插头：仪器的外接工作电源接口。功率函数信号发生器功率函数信号发生器 ZL-1ZL-1整流波形仪整流波形仪 1、将K1拨到下方交流，其余K2、K3、K4拨到下方断开，整流输出接示波器 输入，可观察到8V交流波形。2、在观察交流波形的基础上，将K1拨到上方半波波形位置，可观察到半波整 流波形。3、在观察半波波形的基础上，将K2拨到上方全波波形位置，可观察到全波整 流波形。4、在观察全波波形的基础上，将K3拨到上方一次滤波位置，可观察到全波整 流后，经电容一次滤波的全波波形。5、在观察一次滤波的基础上，将K4拨到上方二次滤波位置，可观察到全波整 流经形滤波后平滑的输出波形。6、6V输出可作为一组独立交流电源使用。