2021年大学物理实验示波器实验报告示波器实验数据.docx

【试验目】 1、 了解示波器结构和工作原理, 熟悉示波器和信号发生器基础使用方法。 2、 学习用示波器观察电信号波形和测量电压、 周期及频率值。 3、 经过观察李沙如图形, 学会一个测量正弦波信号频率方法。 【试验仪器】 VD4322B 型双踪示波器、 EM1643 型信号发生器、 连接线及小喇叭等 4 2 1 14 15 16 17 10 3 5 9 11 13 12 8 6 图 8-2 VD4322 型双踪示波器板面图 1、 电源开关 2、 电源指示灯 3、 聚焦旋钮 4、 亮度调整旋钮 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、 Y 1 位移旋钮 12、 Y 2 位移旋钮 13、 工作方法选择开关（ Y 、 Y 1 2 、 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、 电平调整旋钮 【试验原理】 一、 示波器结构及简单工作原理 示波器通常由 5 个部分组成, 如图 8-3 所表示: （1）示波管; (2)信号放大器和衰减器 （3）扫描发生器; （4）触发同时电路; （5）电源。下面分别加以简单说明。 Y 轴输入 内 外触发 X 轴输入 放 大或衰减 触 发 H 同 步 扫 描发生器 放 大或衰减  电子枪 荧 Y X 光 Y X K G A 1 A 2 屏 — ＋ 亮度 聚焦 辅助聚焦 电源 图 8-3 电路结构图 1、 示波管 示波管关键包含电子 图 8-4 示波管示意图 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所表示, 下面分别说明各部分作用。 荧光屏: 它是示波器显示部分, 当加速聚焦后电子打到荧光上时, 屏上所涂荧光物质就会发光, 从而显示出电子束位置。当电子停止作用后, 荧光剂发光需经一定时间才会停止, 称为余辉效应。 电子枪: 由灯丝H 、 阴极K 、 控制栅极G 、 第一阳极A 1、 第二阳极A 2 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金属筒, 被加热后发射电子。控制 栅极是一个顶端有小孔圆筒, 套在阴极外面。它电位比阴极低, 对阴极发射出来电子起控制作用, 只有初速度较大电子才能穿过栅极顶端小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上“亮度”调整就是经过调整电位以控制射向荧光屏电子流密度, 从而改变了屏上光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多, 电子被它们之间电场加速形成射线。当控制栅极、 第一阳极、第二阳极之间电位调整适宜时, 电子枪内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。面板上“聚焦”调整, 就是调第一阳极电位, 使荧光屏上光斑成为明亮、 清楚小圆点。有示波器还有“辅助聚焦”, 实际是调整第二阳极电位。 偏转系统: 它由两对相互垂直偏转板组成, 一对垂直偏转板Y, 一对水平偏转板X 。在偏转板上加以合适电压, 电子束经过时, 其运动方向发生偏转, 从而使电子束在荧光屏上光斑位置也发生改变。轻易证实, 光点在荧光屏上偏移距离与偏转板上所加电压成正比, 所以可将电压测量转化为屏上光点偏移距离测量, 这就是示波器测量电压原理。 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。因为示波管本身 X 及 Y 轴偏转板灵敏度不高（约 0.1—1mm/V ）, 当加在偏转板信号过小时, 要预先将小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。衰减器作用是使过大输入信号电压变小以适应放大器要求 , 不然放大器不 能正常工作, 使输入信号发生畸变, 甚至使仪器受损。对通常示波器来说,X 轴和Y 轴都设置有衰减器, 以满足多种测量需要。 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改变扫描电压, 这种扫描电压随时间改变关系如同锯齿 , 故称锯齿波电压, 如图 8-5所表示, 这个电压经X 轴放大器放大后加到示波管水平偏转板上, 使电子束产生水平扫描。这么, 屏上水平坐标变成时间坐标,Y 轴输入被测信号波形就能够在时间轴上展开。扫描系统是示波器显示被测电压波形必需关键组成部分。 一、 示波器显示波形原理 假如只在竖直偏转板上加一交变正弦电压, 则电子束亮点将随电压改变在竖直方向往返运动 , 假如电压频率较高, 则看到是一条竖直亮线, 如图 8-6所表示。要能显示波形, 必需同时在水平偏转板上加一扫描电压, 使电子束亮点沿水平方向拉开。这种扫描电压特点是电压随时间成线性关系增加到最大值 , 最终忽然回到 最小, 以后再反复地改变。这种扫