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实验九示波器的原理与使用

电学量测量是现代生产和科学研究中应用很广泛的一种实验方法和技术。除

用一些常用仪器测量电学量外，对非电学量的测量也是很重要的实用技术。本实

验学习使用的阴极射线（电子射线）示波器，简称示波器，不但可以直接观察电

学量—电压的波形，并测定电压信号的幅度和频率等，而且可以对一切可以转化

为电压的电学量（如电流、电功率、阻抗等）、非电学量（如温度、位移、速度、

压力、光强、磁场、频率等）以及它们随时间的变化过程进行观测，是一用途广

泛的现代观测工具。

实验目的

1．了解通用示波器的结构和工作原理．

2．初步掌握通用示波器各个旋钮的作用和使用方法．

3．学习利用示波器观察电信号的波形，测量电压、频率和相位。

实验仪器

通用示波器、音频信号发生器、数字频率计，晶体管毫伏计。

实验原理

电子示波器(阴极射线示波器)简称为示波器，它可显示电信号变化过程的图形(又称波

形)，又可显示两个相关量的函数图形。由于电学量、磁学量和各种非电量转换来的电信号

均可利用示波器进行观察和测量，所以示波器是现代科学技术各领域中应用非常广泛的测量

工具。

—、示波器的构造和工作原理

最简单的示波器应包括以下五个部分(如图1所示)：①示波管，②扫描发生器，③同步

电路，④水平轴和垂直轴放大器，⑤电源供给。下面分别加以简单说明：

图1示波器方框图

1．示波管

示波管是示波器进行图形显示的核心部分，在一个抽成高真空的玻璃泡中，装有各种电

极（图2)，按其功能可分为三部分．

①电子枪用以产生定向运动的高速电子，电子枪包括三个电极：

热阴极——这是一个罩在灯丝外面的小金属圆筒，其前端涂有氧化物，当灯丝中通入电

流时，阴极受热而发射电子并形成电子流。

控制栅极——这是前瑞开有小孔的金属圆筒，套在阴极外侧，电子可以从小孔中通过．在

工作时栅极电势低于阴极，即调节栅极电势的高低可以控制到达荧光屏的电子流强度，使屏

上光点的亮度(辉度)发生变化，此即“辉度调节”．

阳极——这也是由开有小孔的圆筒组成，阳极电压(对阴极)约1000V，可使电子流获得

很高的速度，而且阳极区的不均匀电场还能将由栅极过来的散开的电子流聚焦成一窄细的电

子束，改变阳极电压可以调节电子束的聚焦程度，即荧光屏上光点的大小，称为“聚焦调节”．

图2示波管结构图

②偏转极

图20—2中的XX、YY为两对互相垂直的极板，XX为水平偏转板、YY为垂直偏转板。

12121212

偏转板不加电压时，光点在荧光屏中央，如果XX加直流电压(设X2电势高于X)，则电子

121

束穿过XX间时向右偏转，屏上光点向右移动，当YY加直流电压(设Y2电势高于Y)，电

12121

了束穿过时向上偏转，屏上光点向上移动，光点移动的距离和所加电压的高低成正比(图3)。

当偏转板上加交变电压时，电子束穿过时将上下(或左右)摆动，屏上光点则出现振动．由于

屏上荧光余辉和人眼的视觉残留，当振动较快时我们看到屏上出现一亮线，亮线的长度则和

交变电压的峰—峰值成正比．

图3光点的偏移

③荧光屏

阴极射线管的前端的内表面涂有发光物质，高速运动的电子打在其上，其动能被发光物

质吸收而发光，在电子轰击停止后，发光仍维持—段时间，称为余辉，余辉时间的长短和发

光物质的成分有关。

2．扫描发生器

图4波形的扫描和形成

在示波器的X偏