广东工业大学大学物理实验教学课件.ppt

示波器的使用 电子示波器又称阴极射线示波器。它是利用示波管内电子束在电场中的偏转，显示电信号随时间变化波形的一种观测仪器，它不仅可以定性观察电路的动态过程，还可以定量测量电信号的电压、电流、周期、频率、相位等各种参数，配以各种传感器，还可以用于各种非电量（压力、声光信号等）的测量，是一种用途极为广泛的测量与观测仪器。在器件检修方面起着重要的作用。 纲要 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 实验目的 了解示波器的结构和工作原理 学会用示波器观察电信号的波形、并测量其电压大小和频率 熟悉用李萨如图形法测定未知正弦信号的频率 实验原理：一、示波器的结构和原理 电子枪：发射电子并形成很细的高速电子束 灯丝通电后加热阴极发射电子。 控制栅极上加有比阴极更低的负电压，用来控制阴极发射的电子数，从而控制荧光屏上显示光点的亮度（辉度）。 第一阳极和第二阳极加有直流电压，使电子在电场作用下加速，并具有静电透镜的作用，能把电子束会聚成一点（聚焦）。 偏转系统：控制电子束在垂直方向和水平方向偏转 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的光斑偏离距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。 二、示波器显示波形原理 只在竖直偏转板（Y轴）上加一正弦电压的情形 要能够显示波形，必须在水平偏转板（X轴）上加一扫描电压 示波器显示波形实质：沿Y轴方向的简谐运动与沿X轴方向的匀 速运动合成的一种合运动 李萨如图形：沿Y轴方向的正弦运动与沿X轴方向的正弦振 动合成的一种合运动。 当两者的频率成简单的整数倍关系时，荧光屏上就显示一稳定的封闭的曲线所构成的李萨如图形。 nx、ny分别表示李萨如图形与外切水平线及外切垂直线的切点数，则其切点数与正弦波频率之间有如下关系： 利用李萨如图比较两个信号之间的相位差： 实验仪器 CS-4125双踪示波器 J2465学生信号源 FG-273A函数信号发生器 CS-4125双踪示波器 显示屏 垂直偏向 垂直移位旋钮 水平偏向 水平移位旋钮 触发 FG-273A函数信号发生器 可输出正弦、锯齿、方波信号。 输出信号频率和幅度连续可调。 实验内容 1. 示波器的校准（校准信号：1Vp-p， 1KHz） 校准信号?CH1 输入信号耦合开头?AC 微调旋钮?CAL 垂直灵敏度?0.2V/DIV 时间轴灵敏度?1mS/DIV 2.信号源正弦波形幅值电压VP-P及频率fY的测量 VP-P=K·S·H K=1,(k测试探头的衰减系数） S：垂直灵敏度（Y轴） H：波峰到波谷占据Y轴的格数 TY=T·L ? fY=1/T·L T：时间轴灵敏度（X轴） L：一完整波形占据X轴的格数 3.调出李萨如图形并观察之 信号源（频率fY未知）： 正弦波?CH1 函数信号发生器(fX已知）： 正弦波?CH2 (DUTY?CAL） 示波器： X-Y工作方式 注意事项 利用示波器测量电信号，应将相应的频率微调和扫描微调旋钮旋至校准档。 注意不宜让经过聚焦的小亮点停在屏上不动，防止屏上荧光物质被电子束烧坏而形成暗斑。 在观察过程中，应避免经常启闭电源。 测量表３-２时若使用信号发生器提供信号，改变频率档次的时候要同时改变信号幅度。 李萨如图形要调节到尽量稳定再记录频率。 * 广东工业大学大学物理实验教学课件 广东工业大学大学物理实验教学课件 * 广东工业大学大学物理实验教学课件 广东工业大学大学物理实验教学课件 灯丝 阴极 控制栅极 第一阳极 第二阳极 U Y 相同频率不同相位时的李萨如图形 不同相位差时的李萨如图形 电源 聚焦 辉度 光迹旋转 （使水平亮线与水平轴平行） 输入信号耦合选择开关 CH1(Y)通道输入端 CH2(X)通道输入端 垂直灵敏度 （V/DIV) AC：交流耦合 DC：直流耦合 GND：输入端接地 微调旋钮 进行幅度测量时，应调到“校准（CAL）”位置，此时灵敏度为V/DIV标定值 使光点沿垂直方向偏转一格需要加在Y输入端的电压值 Y方式：选择垂直系统的工作方式 交替 断续 相加 X-Y显示方式 CH1?Y轴，CH2?X轴 微调旋钮 进行幅度测量时，应调到“校准（CAL）”位置，此时灵敏度为V/DIV标定值 时间轴灵敏度 （mS/DIV) 使光点沿水平方向偏转一格需要所代表的时间 校准信号输出端 方波：1VP-P（幅值） 1kHz（频率） 触发电平调整钮，以同步波形 触发方式选择开关 内、外触发源选择器 方波： 垂直方向：5格 水平方向：10个完整方波 （10