示波器的使用及声速的测量

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声速测量实验报告 声速测量实验数据

声速测量实验报告 声速测量实验数据

声速测量实验报告声速测量实验数据一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。

2、学习使用驻波法和相位比较法测量声速。

3、掌握示波器和信号发生器的使用方法。

二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时,在入射波和反射波相遇处会形成驻波。

驻波的相邻波腹(或波节)之间的距离为半波长。

通过测量相邻两个波腹(或波节)之间的距离,就可以计算出声波的波长。

已知声波的频率,由公式$v =fλ$ (其中$v$ 为声速,$f$ 为频率,$λ$ 为波长)即可求出声速。

2、相位比较法当发射波和接收波之间存在相位差时,通过示波器可以观察到李萨如图形。

改变接收端的位置,使相位差发生变化。

当相位差变化一个周期,即李萨如图形从直线变为椭圆再变回直线时,接收端移动的距离等于一个波长。

三、实验仪器1、声速测量仪2、示波器3、信号发生器四、实验步骤1、驻波法连接实验仪器,将信号发生器的输出端连接到声速测量仪的发射端,将示波器的 CH1 通道连接到声速测量仪的接收端。

调节信号发生器的频率,使其在声速测量仪的谐振频率附近,观察示波器上的波形,找到最大振幅对应的频率,即为谐振频率。

缓慢移动声速测量仪的接收端,观察示波器上驻波的形成,记录相邻两个波腹(或波节)之间的距离。

重复测量多次,取平均值计算波长,进而求出声速。

2、相位比较法连接实验仪器,将信号发生器的输出端同时连接到示波器的 CH1和 CH2 通道,将声速测量仪的接收端连接到示波器的 CH2 通道。

调节信号发生器的频率为声速测量仪的谐振频率。

缓慢移动声速测量仪的接收端,观察示波器上的李萨如图形,记录李萨如图形变化一个周期时接收端移动的距离。

重复测量多次,取平均值计算波长,求出声速。

五、实验数据1、驻波法测量数据|测量次数|相邻波腹(或波节)距离(mm)|||||1|_____||2|_____||3|_____||4|_____||5|_____|2、相位比较法测量数据|测量次数|李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离(mm)|||||1|_____||2|_____||3|_____||4|_____||5|_____|六、数据处理1、驻波法计算相邻波腹(或波节)距离的平均值:$\overline{d} =\frac{d_1 + d_2 + d_3 + d_4 + d_5}{5}$波长:$λ = 2\overline{d}$声速:$v =fλ$ (其中$f$ 为谐振频率)2、相位比较法计算李萨如图形变化一个周期时接收端移动距离的平均值:$\overline{D} =\frac{D_1 + D_2 + D_3 + D_4 + D_5}{5}$波长:$λ =\overline{D}$声速:$v =fλ$ (其中$f$ 为谐振频率)七、误差分析1、系统误差仪器本身的精度限制,如声速测量仪的刻度误差、示波器的测量误差等。

示波器的原理和使用声速测量

示波器的原理和使用声速测量

示波器的原理和使用声速测量实验报告第一部分示波器的原理和使用一.实验目的(1) 了解示波器的基本构造及原理,掌握其使用方法并能够熟练操作(2) 观测各种波形和李萨如图形(3) 研究方波与三角波、脉冲波之间的关系二.示波器的原理Y输入外触发X输入示波器的基本结构如上图。

主要有:示波管(阴极射线管),竖直放大器(Y轴放大),水平放大器(X轴放大),扫描发生器,触发同步,直流电源等。

1.示波器显示波形的原理在竖直偏转板上加一变化电压,则电子束的亮点将在竖直方向来回运动,若同时在水平偏转板上加以扫描电压(锯齿波),则能够显示出波形。

若Y轴上加正弦电压,则X轴扫描电压的周期与其相等时,将能显示出完整的波形。

2.同步(整步)若锯齿波的周期T x比正弦波的周期T y略小,屏幕上显示的波形每次都不重叠,好像波在向右移动。

其原因是T x和T y不等或不成整数倍,以致每次扫描开始时波形曲线上起点不同。

“TIME/DIV”(时间分度)调节旋钮用来调节锯齿波电压的周期T x(或频率f x),使之与被测信号T y(或频率f y)有合适的关系,从而在示波器屏幕上得到所需书目的完整的被测波形。

“TRIG LEVER”(触发电平),一般能使波形稳定。

三.实验仪器1.示波器实验中使用使用的是SS-7802A型示波器,可同时测量在20MHz范围内的两个信号的双踪示波器,即在屏幕上能同时看到Y1和Y2两个信号。

一些重要功能键:1)2)3)V(H)-Track(光标跟踪方式)同时移动两光标,也可以选择V(H)-C2只移动光标V2或H2。

2.TFG-1005 DDS函数信号发生器产生1~1MHz的方波、三角波及正弦波四.实验内容1.观测波形自制可输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲波四种波形的信号发生器(DB-87型),用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值,方波幅度的峰峰值,三角波的周期,尖波的频率。

2.观察李萨如图形1)原理:如果示波器的X和Y输入是频率相同或呈简单整数比的两个正弦电压,则屏幕上的光点将呈现特殊形状的轨迹。

声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)

声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)

声速的测量与示波器的使用实验报告(张志林)篇一:示波器的原理和使用及声速测量(预习报告)示波器和声速测量的原理和使用(预览报告)示波器的原理和使用实验目的1)学习使用示波器。

2)学会使用函数发生器。

实验原理示波器原理阴极射线示波器一般包括以下部分:示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源。

如果将待测电压加到垂直偏转板上,并将与待测电压周期相同或整数倍的扫描电压加到水平偏转板上,则整个周期内待测电压的波形图可以显示在荧光屏上。

李萨如图形的基本原理如果示波器的X和Y输入是两个频率相同或简单整数比的正弦电压,屏幕上的光点将显示一个特殊形状的轨迹,称为李萨如图。

如果制作一个虚拟框来限制光点在X和Y方向上的变化范围,当图形与该框相切时,水平侧的切点数NX与垂直侧的切点数NY之比正好等于由Y和X输入的两个正弦信号的频率比。

即:FY:FX=NX:NY,如果存在与假想帧连接的端点,一个端点应记录为1/2个切点。

利用李萨如图可以很容易地比较两个正弦信号的频率。

实验步骤观察波形从自制多波形信号发生器输出正弦波、方波、三角波和尖脉冲四种波形。

分别用示波器测出其正弦波输出幅度的有效值,方波幅度的峰峰值,三角波的周期,尖脉冲的频率。

观察李萨如图(1)将自制信号源和函数信号发生器的正弦信号分别输入到示波器的两输入端,调出频率比为1:1或1:2的李萨如图,由此确定自制信号源正弦波信号的频率。

(2)将频率耦合信号发生器的两个正弦信号输入示波器,并调出1:2或1:3的稳定的李萨如图形。

记录下图形形状及fy:fx的值。

根据电容器充放电原理,研究了方波、三角波与尖脉冲的关系(1)从电容器的充放电波形到三角波。

用函数信号发生器输出方波u,加在由rc组成在巡回赛上。

用示波器同时观察u和UC。

然后改变R或F,观察并记录变化规律以及变化前后的频率、电阻、电容等参数。

(2)研究锐脉冲产生原理,在RC电路中加入方波(R较小),同时用示波器观察u和uc。

示波器原理使用与声速测量

示波器原理使用与声速测量

示波器的原理和使用及声速测量一.实验目的(1)了解示波器的基本结构及其工作原理,学习并掌握示波器的基本使用方法(2)学习电信号有关参数的基本概念,使用示波器观察波形并进行测量(3)了解声波在空气中传播速度和气体状态参量的关系(4) 了解超声波产生和接受的原理,学习用相位法测量空气中的声速二.实验原理(1)示波器原理框图示波器按显示方式可分为阴极射线示波管和液晶显示两种。

阴极射线示波器一般包括示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。

(2)示波器基本结构示波管为示波器的主要部分,包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分,全部密封在真空玻璃外壳内。

电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极及第二阳极组成。

灯丝加热表面涂有氧化物的阴极,使其发射电子。

因控制栅极电位比阴极低,初速度较大的电子才能通过控制栅极,示波器上的亮度就是通过调整栅极电位来控制的。

阳极电位比阴极电位高很多,电子被阴阳极间的电场加速而形成阴极射线。

当控制栅极、第一阳极及第二阳极的电位调节合适时,射线收到聚焦。

所以第一阳极也称聚焦阳极,而第二阳极电位更高,称为加速阳极。

荧光屏上涂有荧光粉,电子打上去能发出荧光,形成光斑。

性能较好的示波管中,荧光屏玻璃内表面直接刻有坐标刻度,荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差。

(3)示波器显示波形的原理竖直偏转板上加交变正弦电压使电子竖直运动,水平偏转板上加锯齿波扫描电压,使电子水平运动。

而电子的运动是竖直方向和水平方向的合成,所以当竖直偏转板电压与水平偏转板电压的周期相等时,在荧光屏上能显示出完整周期的波形图(4)同步触发(5)李萨如图形的基本原理如果示波器的X和Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压,则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹,这种轨迹图称为李萨如图形。

如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框,则图形与此框相切时,横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y和X输入的两正弦信号的频率之比。

示波器原理与使用、声速测量

示波器原理与使用、声速测量

f = 5kHz,C = 11.07 10−9 F
所得数据为 R = 0, = 173 R = , = 0
理论值:
R = 2690, = 90
R = 0, = 180 R = , = 0 R = 1 = 2678, = 90
2 fC
与理论值贴近。实验效果良好。
【实验总结】
(1)在是用示波器测量波形的幅度和周期的时候,可以使用示波器的自动测量,但一般误
差较大,所以我们选用手动的光标法进行测量,可以减小一定的误差,但是在测量周期的时
候,比较难定位出 x 轴正好在幅度为 0 的位置,测量周期会有一定的操作难度。
(2)无论是测来波形的幅度周期还是观察利萨如图,选择合适的分度值和扫描频率,可以
v = (346.3 2.5)m / s
【理论值】
开始时室温 t1=21.6°C,湿度 r1=20.4%,结束时室温 t2=21.6℃,湿度 r2=20.4%
取平均值 t=21.6℃,湿度 r=20.4%,查询到 ps=0.0258×105Pa。
根据公式������ = 331.5√(1 + ������ ) (1 + 0.31 ������������������) = 344.6349396(m/s)


得到图像。
10k
20k
30k
40k
50k
增大电阻,三角波转换更明显,同时波峰越来越小。
分析:从 uc
=

−t
E 1− e RC

可以得到
U
' C
=
1
t
当电阻增大时,且 T


e RC RC
RC ,则此时还

声速测量---接线图和操作步骤

声速测量---接线图和操作步骤

实验6 声速测量四.实验步骤1.驻波法测声速(1)了解声速测试仪的基本结构,调节示波器面板获得扫描线。

(2)按图示1正确连线,调节两个换能器的间距3cm左右,信号源的频率取20kHz,电压幅度取10V。

(3)将示波器的水平扫描速率与通道2垂直偏转因数旋钮分别调至适当档位,缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置(示波器显示波形幅值最大)。

(4)调节信号源的频率旋钮,同时观察示波器显示波形幅值变化情况,幅值最大时所对应的频率即为谐振频率f,将f数值记录于表1。

(5)转动换能器平移鼓轮至两换能器端面距离约5厘米左右,确定所选第一个波腹的位置读数l1。

(6)缓慢顺时针方向转动换能器平移鼓轮至驻波波腹位置(示波器显示波形幅值最大)并记录相应的数显标尺读数于表1。

(7)重复步骤7连续记录12个波腹的位置读数并记录于表1。

(8)实时记录环境温度。

2.相位法测声速(1)保持驻波法连线不变,另用一根信号电缆线连接发射器S1的发射波形接口与示波器通道1输入端口,如图5所示。

(2)示波器置(按)X-Y方式,转动接收换能器平移鼓轮观察不同相位差时的李萨如图形(正斜线、椭圆、圆、……、正斜线、……)。

当两换能器端面距离约3厘米时停止转动。

(3)沿测量方向缓慢转动换能器平移鼓轮,当示波器显示一正斜线(/)时停止转动换能器读取读数标尺和鼓轮读数l1,连续测量12个正斜线(/)位置的读数并记录于表2。

注意事项:(1)示波器辉度调节应适度,不可调至最大!(2)两换能器发射端面不可接触!(l﹥3cm)(3)转动换能器平移鼓轮不可过快!注意避免回程差!(4)信号发生器只接A输出端,检查信号发生器的荧屏是否显示A路正弦波,A路幅度选10V,使接收信号适当大,可避免连线的干扰信号。

示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc

示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc

示波器的原理和使用、声速测量实验报告.doc 示波器原理和使用示波器又称示波仪,是一种用于观察和测量电信号波形的仪器。

它可以通过探针将待测电信号输入示波器,然后在示波器屏幕上显示出该电信号的波形图。

示波器的工作原理是利用显像管来显示被测电压波形。

当待测电压信号被输入后,示波器中的电子束会受到电信号的控制而在显像管屏幕上形成一条波形曲线,从而达到观察和测量电信号的目的。

示波器的使用方法如下:1.将待测电信号输入示波器。

2.调节示波器的水平和垂直放大系数,以便能够清晰地观察到波形。

3.根据需要调整示波器的触发模式,使波形图显示正常。

4.观察和分析波形,进行相应的测量和分析。

声速测量实验报告一、实验目的1.了解并掌握测量声速的原理和方法。

2.掌握测量仪器的使用方法。

3.了解如何利用实验和数据处理方法准确地测量声速。

二、实验器材1.示波器2.声源3.接收器4.测量仪器5.计算机三、实验步骤1.将声源和接收器分别放置于固定距离的两个位置,并打开实验仪器测量声波传播的时间差。

2.将测量得到的时间差带入公式中,计算出声速的实际值。

3.将实验数据输入计算机进行处理和分析。

四、实验结果与误差分析1.经过多次实验和计算,得到的声速实际值为345m/s,与标准值相差不大,误差范围在正负3%以内。

2.实验过程中受到的误差主要来自于仪器误差和实验操作误差。

在实际测量中需要尽可能减小这些误差。

五、结论本次实验采用了简单的测量方法和仪器,准确地测量了声速的实际值。

实验结果与标准值相差不大,证明了实验方法的有效性和可靠性。

六、参考文献无。

物理实验 声速的测量与示波器的使用.ppt

物理实验 声速的测量与示波器的使用.ppt

y2 A cos( t

x)
在任意时刻t,空气中某一位置处的合振动方程为:
y y1 y2 (2 A cos
2

x) cos t
上式即为驻波方程。
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声速的测量与示波器的使用
(3)相位比较(行波)法测声波波长
用相位比较法测量声波的波长的实验装置如下图所示:
相位比较(行波)法测量声波的波长的实验装置
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声速的测量与示波器的使用
(2)用共振干涉(驻波)法测量声波的波长 用共振干涉法测量声波的波长的实验 装置如图所示。
用共振干涉(驻波)法测量声波的波长的实验装置
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声速的测量与示波器的使用
依波动理论,方程为:
2

2
x)
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声速的测量与示波器的使用
2.仪器的调整 (1)将接收换能器S2向发射换能器靠拢并 注意留有约1 cm左右的间隙 (2)调节设置低频信号发生器,先调节“频率 粗调钮11”再调节“频率细调钮10”,使“ 频率数码显示12”所显示的频率读数处于换 能器的谐振频率范围30~40 kHz之间。 (3)将接收换能器S2的输出端信号线接入示 波器的“CH2通道(垂直)信号输入端10”。
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声速的测量与示波器的使用
3.谐振状态的确定 用示波器观察由S2接收并转换成的电信号。 调节信号发生器的“频率粗调钮11”及“频 率细调钮10”,使示波器显示的波形振幅最 大。此时信号发生器的工作频率即为换能器 的固有频率。
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声速的测量与示波器的使用
4.S2的起始最大值位置的确定 缓慢移动S2,可在示波器上观察到波 形振幅的变化。将S2移到某一振幅最大处, 固定S2,记录下S2对应的卡尺读数作为第 一个极大值位置数据S1,作为测量S2与S1 之间距离L的起始位置。 5.用干涉法测声速 为提高实验精度,充分利用数据资源, 本实验采用逐差法处理数据。为此,需要 测量两组数据,使两组数据中互相对应的 项间相差20个半波长。

物理实验报告-声速的测量

物理实验报告-声速的测量

声速的测量1、实验器材示波器、信号发生器和声速仪2、实验原理由波动理论可知,波速与波长、频率有如下关系:v=λf,只要知道频率和波长就可以求出波速。

本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器的输出频率就是声波频率。

声波的波长用驻波法(共振干涉法)和行波法(相位比较法)测量。

(1)驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后,入射波与反射波叠加,它们波动方程分别是:y1=Acos2π(ft-x/λ)y2=Acos2π(ft+x/λ+π)叠加后合成波为:y=(2Acos2πx/λ)cos2πft各点振幅最大,称为波腹,对应的位置:x=±nλ/2 n=0,1,2,3…各点振幅最小,称为波节,对应的位置:x=±(2n+1)λ/4 n=0,1,2…因此只要测得相邻两波腹(或波节)的位置即可得波长。

(2)相位比较法测波长从换能器S1发出的超声波到达接收器S2,所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差:φ=2πx/λ,其中是波长,x为S1和S2之间距离。

因为x改变一个波长时,相位差就改变2。

利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。

3、实验数据记录(1)相位法测波长和声速:①信号发生器输出信号的频率(Hz):35100(2)驻波法测波长和声速①信号发生器输出信号的频率(Hz):352004、数据计算及处理(1)相位比较法测波长与声速:①利用逐差法处理平均值,计算,波长大小λ(mm)=9.64②利用声速计算公式v=λf,计算出声速v(m/s)=338.4 (2)驻波比较法测波长与声速:①利用逐差法处理平均值,计算,波长大小λ(mm)=9.62②利用声速计算公式v=λf,计算出声速v(m/s)=338.625、分析、讨论、体会及思考问题(1)为什么要在谐振频率条件下进行声速测量?如何判断测量系统处于谐振状态:谐振时超声波的发射和接收频率均达到最高;保持其它条件不变,仅仅改变信号发生器的输出频率,观察接收到的超声波信号幅度,出现极大值时对应的频率就是谐振频率。

示波器的调整和使用(测声速)综述

示波器的调整和使用(测声速)综述

示波器技术发展的趋势和挑战
• 发展趋势 • 高性能:随着科学技术的发展,对示波器的性能要求越来越高,如更高的带宽、更低的噪声、更稳定的触
发等。 • 智能化:智能化示波器可实现自动化测量、数据分析、远程控制等功能,提高实验效率。 • 多功能性:示波器功能不再局限于简单的波形测量,还需集成多种测量功能,满足不同领域的需求。 • 挑战 • 技术创新:为满足不断增长的性能需求,需要加大技术创新力度,提高示波器技术水平。 • 应用拓展:随着应用领域的不断拓展,需要示波器适应更多复杂环境和应用场景。 • 数据处理:智能化示波器产生大量的数据,需要发展高效、准确的数据处理和分析方法。
08
参考文献和总结
参考文献
Dubus et al., Journal of Sound and Vibration 2017; 407(15): 165-178.
Chakraborty et al., Journal of Physics: Conference Series 2018; 969(1): 012021.
示波器应用领域
示波器广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车、电力等领 域。
02
示波器的调整
示波器的基本调整
开启示波器
首先按下电源开关,然后打开示波 器,预热几分钟。
亮度调节
调节亮度旋钮,使屏幕上的波形清 晰可见。
聚焦调节
调节聚焦旋钮,使波形线条清晰, 无虚边。
垂直位移调节
通过调节垂直位移旋钮,将波形垂 直方向上移动到屏幕中央。
Wang et al. (2020)将光纤 光栅传感器(FBG)与示波器 结合使用,实现了高精度、 高稳定性的声速测量
Chakraborty et al. (2018) 提出了一种基于复数调制和 差分检测技术的示波器调整 方法,用于测量声速

示波器的调整与使用(测声速)实验报告

示波器的调整与使用(测声速)实验报告

实验报告院(系)名称班别姓名专业名称学号实验课程名称普通物理实验实验项目名称示波器的调整与使用实验时间20 年1 月日时至时实验地点实验指导老师签名一、实验目的:1.了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。

2.学会使用信号发生器。

3.学会正确使用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。

4.声速测量二、实验原理简述:示波器是利用电场改变电子运动轨迹来反映电压的瞬变过程,是显示二维图像的仪器。

二维图像在数学上要两个坐标Y和X来描述。

示波器上的二维图像要两个电场即Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来形成。

对于一个电压信号V=F(t)的二维函数,需要两个坐标即V和t来描述。

数学上的绘图是简单的,示波器显示二维图形是把电压V=F(t)“加在”Y偏转上形成Y电场,影响电子Y向上的运动轨迹或位移。

这就反映出V值。

(如果V=F(t)是非常缓慢地变化,Y向上电子的运动轨迹如何)。

但是这没有描绘出V=F(t)的二维图形,t没有表达出来,如何表达t呢?时间是不能“加在”X偏转上的,只能把时间概念“转到”电压概念上才行。

若V=Kt线性关系成立,就把时间“转到”电压了,但随t的增加电压会很大,同时会超出显示屏幕,不可实现。

最后选择锯齿波来兼顾而实现。

当把V=Kt “加在”X偏转上形成X电场,与Y电场共同影响电子轨迹(正交迭加)来描述V=F(t)。

V=F(t)和V=Kt实际上是两个完全不相干电压信号,它们的时间t也是不相干的,为了建立联系,示波器为此设置了辅助功能触发同步系统。

总之,围绕二维图形的建立,示波器面板设置了垂直Y向调整功能,水平X向(扫描)调整功能,辅助功能触发同步系统三大区域。

按三大功能区域熟悉各按钮功能,就显得简单易懂易记1、驻波法测波长f=37kHz次数 1 2 3 4 5 6L i (mm) 51.945 56.648 61.328 66.088 70.818 75.581次数 6 7 8 9 10 11L i+6(mm) 80.190 85.210 89.550 94.442 99.059 103.910△L i+6-L i28.245 28.562 28.222 28.354 28.241 28.329=28.3255mm=349.3m/s误差:(349.3-350)/350=0.2%2、相位法测波长:v t=347.45m/s测量次数i 共振次数n L i(cm)L i+1(cm)L i+1- L i(cm)1 0 5.6892 6.1401 0.45092 1 6.6192 7.1041 0.48493 2 7.5736 8.0618 0.4882平均值0.4747f=36.9kHz λ=2×0.4747=0.9494cm=9.494mmv=λf=36.9×9.494=350.33m/s误差=(350-347.45)/350×100%=0.82%五、实验数据分析1、经过多次试验,所得实验数据误差比较小。

示波器的调整和使用(测声速)

示波器的调整和使用(测声速)

超声信号发生器 超声信号接收器 测微鼓轮 刻度尺
图4 声速测定仪
连接线路:将信号源的正弦波信号输出端与声速测定仪的超声波发生器连接(内正外负),示
波器CH1探极与正弦波信号输出端连接,示波器CH1探极与声速测定仪的超声波接收器连接, 两换能器间的距离调到5cm左右。 打开信号源电源,输出波形选正弦波,输出频率在30kHz-40 kHz。仔细调节示波器,使
(2)要使显示的波形稳定,Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的 比值必须是整3,… (1)
要满足式(1),需在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置,称为“同 步”。在人工调节到接近满足式(1)的条件下,再加入“同步”的 作用,扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍,从而 获得稳定的波形。
如图a。
图a
2、波形显示原理
如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压, 如图b所示。这时电子束在荧光屏上的亮点,
在波形线性上升时由左匀速地向右运动,当电
压突然返回(t = t1)时,亮点到达右端后 马上回到左端。这一过程不断重复,亮点只在 横向运动,在荧光屏上看到的是一条水平线, 如图b。 图b
2、波形显示原理
(2)如果在Y轴偏转板上加 正弦电压,又在X轴偏转板 上加锯齿形电压,则荧光屏 上的亮点将同时进行方向互 相垂直的两种位移,其合成 原理如图8-5所示,描出了 正弦图形。如果正弦波与锯 齿波的周期(频率)相同, 这个正弦图形将稳定地停在 荧光屏上。
3.扫描与同步的作用
(1)要想看到Y轴偏转板电压的图形,必须加上X轴偏转板电压把它展开, 这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变,扫描必须是线性的, 即必须加锯齿波。
实验内容:
1.基本调节 接通电源开关,预热。 基本调节:各调节旋钮置于居中位置。按下扫描选择按钮A ,调节

声速测量实验报告 [示波器原理和使用声速测量实验报告]

声速测量实验报告 [示波器原理和使用声速测量实验报告]

f=1:1,并分别 yx 调两稳定波形后合成利萨如图。调整其中一个波的相
⑤ 再次记录室温 t 和相对湿度 r,然后查 22 出平均室温对应的饱和
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蒸汽压,计算声速的理论值。
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少许 R 因此相位差改变范围始终比电感, π略小。0~≈f=5kHz 正弦信号
假如其振动状态相同〔同向〕或者说其相位差为 2π的整数倍,这是两点 位,使两波的相位差分别为 0,π/4,π/2,3π/4,π,观看并记录示
间的距离应等于波长λ的整数倍,即
波器上的图形。
)
调整频率,使 fx:fy=2:1,并重复上述过程。
为正整数(n l=nλ
(3) 声速测量
利用此关系式可精确地测量波长。
假如在示波器的 X 和 Y 输入端同时输入频率则屏幕相同或成简洁整数 比的两个正弦波信号,
这种轨迹图称上的光斑将呈现特别样子的轨迹,频率比不同时将形成 不同的利萨为利萨如图形。数出图上如图形。若已知其中一个信号的频率,, 便可算出另一待测信号的频和 nn 的切点数 yx 率。
(3) 空气中的声速的空气中,声、相对湿度为 r 在温度为 t℃ 速为 rpts31?0.331v?.511pT ?0(m/s)
的电压改变,当 t=0 时,u=0;c 当 t=∞时,u 用函数信号发生。=Ec
比较。C 的实际值标在仪器 上。五 数据处理
器输出方波 u(峰峰值约 5V,f=1kHz),加在由 RC 组成的电路上。R=10k
(1) 波形观测
Ω,C≈0.01μF。用示波器同时观看 u 及 u 的波形。然后缓慢提高方 c 波
用示波器显示输出信号,读出峰峰值、周期和频率,并计算出有效值。

示波器原理和使用、声速测量

示波器原理和使用、声速测量
课后:用逐差法求出波长λ±Δλ,v±Δv,与理论计算 v值比较相对偏差;
用最小二乘法求出λ,v,并与理论计算值比较相对偏 差。
1. 方波积分成三角波
2.方波微分成脉冲波
3. 相位变化的观测
4. 利用共振测电容电感
做完实验后将仪器还原;
示波器、信号源上的导线不 用拆下!
写上自己的名字 J32报告柜
光标法 T
分度法 计算
T
f
2.示波器使用之利萨如图观测 (X-Y模式)
李萨如图形观察记录——用数字信号源A路、B路合成 。
fx:fy=1:1不同相位差时的5个图(用商用示波器的两路输 出),画出示意图;
fx:fy为1:2不同相初始相位差时的5个图(用商用示波器的两 路输出),画出示意图;
调出其它比例时的图,记录.
触发电平(trig level):开始一次新 的扫描时的电压起点,调整好后可以 使波形稳定
X-Y工作方式:水平X与 竖直Y方向均加上外界 正弦电信号,当两者的
频率比为整数比时,会 显示稳定的李萨如图形。
ห้องสมุดไป่ตู้
双踪模拟示波器 自制信号发生器、商用数字示波器 声速测量仪 电阻箱 电感、电容等元件板 干湿温度计
了解示波器的基本结构、工作原理;
练习使用示波器观察电信号波形、测量相关物 理量,学习电信号(方波、正弦波等)的特征参 数和微积分电路;
示波器的应用:测量空气中的声速;
1. A工作方式:竖直方向加被测电信号, 水平方向加锯齿波(内置)使被测信 号展开;
同步与同步源(source):水平方向 信号周期是竖直方向信号周期的整数 倍时,被测信号波形可以比较稳定, 注意多路示波器需要选择同步触发源;
1. 观察自制信号源的四种波形(A工作方式) 画出波形示意图;

示波器的调整和使用(测声速)综述

示波器的调整和使用(测声速)综述

测量参数
根据测试需要,测量信号的幅度 、频率、相位等参数,并记录下
来。
分析结果
根据测试结果,进行数据处理和 分析,如计算声速、比较不同材
料或不同条件下的结果等。
05
声速的测量
利用示波器测量声速的方法
示波器法
01
利用声波在已知距离的两点之间传播,通过测量声波往返所需
的时间来计算声速。
信号发生器
02
高精度测量
现代示波器具有高精度测量功能,能够精确测量超声波的波幅和 频率,从而得到较为准确的声速值。
实时显示
示波器可以实时显示超声波的波形,方便观察和记录实验数据。
实验中遇到的问题及解决方法
波形不稳定
在实验过程中,可能会遇到波形 不稳定的情况,这可能是由于信 号源的频率不稳定或外界干扰所 引起的。解决方法是采用高性能 的信号源,同时对实验环境进行 电磁屏蔽,减少外界干扰。
水平增益
水平增益调整可以改变信号在示波器上 的水平位置,它通常通过调节信号的延 迟来实现。通过调整水平增益,可以将 信号的开始和结束时间进行延迟,以使 信号在示波器上更完整地展现。
VS
操作方法
在示波器的面板上,可以找到一个调节水 平增益的旋钮或按钮。根据信号的特点, 旋转或按下该旋钮或按钮,直到信号在示 波器上达到满意的展现效果。
THANK YOU
测试过程
连接被测电路
将被测电路正确连接到示 波器上,注意信号的输入 和输出阻抗匹配。
调整示波器
根据测试需要,调整示波 器的各种参数,如扫描速 度、幅度、相位等。
触发信号
选择合适的触发信号源和 触发方式,确保示波器能 够稳定地捕捉到信号。
数据处理和结果分析

示波器的调整和使用(测声速)综述

示波器的调整和使用(测声速)综述

THANKS
感谢观看
注意安全
在使用示波器时,要注意避免接触高电压或大电流的电路部分,以 避免电击或烧毁示波器。
熟悉被测系统
在进行测量之前,要熟悉被测系统的基本原理和工作方式,以便正 确地解释测量结果和避免误解。
04
示波器的使用(测声速)
声速的测量原理
声波传播速度
声波在媒介中传播的速度取决于媒介的密度和弹性。在固体、液体和气体中,声速分别为v1、v2和 v3,通常v1>v2>v3。
声速与波长关系
对于给定的频率,声速与波长成正比,即声速越大,波长越长。
使用示波器测量声速的方法
示波器准备
将示波器调整到适当的灵敏度和 扫描速度,以便捕捉到清晰的声
波图像。
声源与示波器连接
将声源连接到示波器的输入端,确 保连接稳定且具有良好的电气接触 。
声波观察
开启声源并观察示波器上的声波图 像。记录声波在示波器上的传播距 离(d)和时间(t)。
的电阻效应。
调整低噪声级别
通过降低示波器的内部噪声来提 高测量的灵敏度和准确性。这通 常涉及到调整示波器的低噪声放
大器设置。
增加采样率
通过增加示波器的采样率来提高 测量的分辨率和精度。这通常是 通过增加示波器的垂直分辨率位
数来实现的。
示波器的使用技巧
使用标记和测量工具
使用示波器上的标记和测量工具来快速找到和测量关键信号参数 ,例如振幅、频率和相位等。
示波器是一种广泛应用于电子 、通信、生物医学等领域的测 试仪器。
研究目的和意义研究目的源自探讨如何使用示波器测量声速,提高测量的准确性和稳定性 。
研究意义
通过本研究,可以更好地理解声波的基本特性,提高声学测 试的精度和效率,为相关领域的发展提供技术支持。

示波器的调整和使用(测声速)综述

示波器的调整和使用(测声速)综述
数字示波器
数字示波器采用数字信号处理技术,具有高精度、高稳定性 、高分辨率等优点,但操作相对复杂,价格较高。
示波器在科学实验中的应用
1 2
信号测量
示波器可用于信号的测量、分析和记录,如测 量电压、电流、频率等参数。
波形观察
示波器可用于观察各种波形,如正弦波、方波 、脉冲波等,以便进行实验分析和研究。
声速的影响因素
声速受到介质的密度、弹性模量、热传导系数等物理性质的 影响。
用示波器测量声速的方法
测量原理
利用示波器测量声速是基于声波的反射和传播时间来计算声速。当声波从发射器发出后, 经过一定的距离反射回到发射器,这段时间可以用来计算声波的传播速度。
实验设置
在实验中,需要将示波器与发射器和接收器连接,通过测量发射器发出声波到接收器接收 到声波的时间差,结合已知的传播距离,计算出声速。
示波器定义与工作原理
示波器定义
示波器是一种用于观察、分析和测量电压或电流波形的电子仪器。
工作原理
示波器利用电子束在垂直和水平方向上扫描屏幕,将电压或电流信号转化为肉眼 可见的波形图形。
示波器的种类与特点
模拟示波器
模拟示波器采用模拟电路技术,具有操作简便、价格低廉等 优点,但精度和稳定性相对较低。
示波器在波现象研究中的应用
示波器是一种广泛应用于电子、通信、物理等领域的重要仪 器,可以用来观察和分析各种波形,包括声波、电磁波、电 信号等。在声波研究中,示波器可以用于测量声波的传播速 度、观察和分析声波的特性等。
研究目的和意义
研究目的
本文旨在综述示波器的调整和使用方法,并结合具体实验测量声波的传播速 度。通过对示波器的原理、使用方法和注意事项进行详细阐述,为相关领域 的研究人员提供参考和指导。
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保持刚才的接线,水平显示选择 保持刚才的接线,水平显示选择X-Y,当改变 , 换能器之间的距离时…… 换能器之间的距离时
Experimental equipments
• Ultrasonic Velocimeter(声速测量仪) 声速测量仪) 声速测量仪 • Function generator (函数发生器) (函数发生器 函数发生器) • Oscilloscope (示波器) (示波器 示波器)
The answer is triggering. After drawing one curve (sinusoidal, triangular, square…) on the screen the electron beam returns back to its starting point, but it does not start drawing another curve, before the voltage reaches some preset value – trigger level.
v = fλ
Purpose
• 学会用不同的方法测定空气中的声速。 学会用不同的方法测定空气中的声速。 • 掌握数字式函数发生器、示波器的使用方 掌握数字式函数发生器、 法。 • 学会用逐差法处理测量结果,并对结果的 学会用逐差法处理测量结果, 不确定度进行分析。 不确定度进行分析。
Experimental methods
2、利用共振驻波法测量声速
将换能器的接收端接入示波器的CH1通道,当改 通道, 将换能器的接收端接入示波器的 通道 变换能器之间的距离时…… 变换能器之间的距离时
Phase method
(1) traveling wave method
沿传播方向上的任何两点,其振动状态相同( 沿传播方向上的任何两点,其振动状态相同(相 位差为2 的整数倍) 位差为2π的整数倍)时,两点间的距离应等于波 的整数倍, 长λ的整数倍,即:
trigger level
Lissajous Figures
Vertical intersection
fy
nx 1 = = f x ny 2
垂 直 线
Horizontal intersection
李萨如图线与频率比
水平线
Function generator
空气中声速的测量
Measurement of Sound Velocity in Air
• The most familiar acoustic phenomenon is that associated with of sound. For the average young person, a vibrational disturbance is interpreted as sound if its frequency lies in the range of about 20 to 20000Hz. However in a broader sense acoustic also includes the ultrasonic frequencies above 20000Hz and the infrasonic frequencies below 20Hz.
• The measurement of speed of sound is of interesting for understanding the main property of sound. One can easily obtain the velocity of sound through the following expression:
Resonance frequency
• 当一个振动系统受到另一个系统周期性的 激励时, 激励时,若激励系统的激励频率与振动系 统的固有频率相同时, 统的固有频率相同时,振动系统将获得最 大的激励能量,此现象称为共振(谐振)。 大的激励能量,此现象称为共振(谐振)。 • 实验中使用的超声压电陶瓷换能器具有固 有谐振频率, 有谐振频率,当换能器系统的工作频率等 于谐振频率时,换能器处于谐振状态, 于谐振频率时,换能器处于谐振状态,发 射器发出的超声波功率最大, 射器发出的超声波功率最大,是最佳工作 状态。 状态。
l = nλ
(n=positive integer)
3、利用行波法测量声速
保持刚才的接线,同时将发射波接入CH2, 选择触 保持刚才的接线,同时将发射波接入 发与发射波同步,当改变换能器之间的距离时…… 发与发射波同步,当改变换能器之间的距离时
(2) Circular trace method
• Incidence signal • Reflected signal • Compositional signal
x = A1 cos(ωt + ϕ1 )
y = A2 cos(ωt + ϕ 2 )
x 2 y 2 2 xy ( ) +( ) − cos(ϕ 2 − ϕ 1 ) = sin 2 (ϕ 2 − ϕ 1 ) A1 A2 A1 A2
φ2 −φ1 = 0
π
4
π
2
3π 4
π
5π 4
3π 2
7π 4

4、利用李萨如图法测量声速
• • • • Resonance frequency Resonance Method (amplitude method) Phase method Lissajous Figures method
Ultrasonic velocimeter
Piezoelectric -ceramic transducer Digital ruler
The Lab' center of physics
Introduction
• Acoustics may be defined as the generation, transmission, and reception of energy in the form of vibrational waves in the matter. As the atoms or molecules of a fluid or solid are displaced from their normal configuration, an internal elastic restoring force arises. Examples including the tensile (张力 张力) 张力 force produced when a spring is stretched. It is this elastic restoring force, coupled with inertia (惰性 of 惰性) 惰性 the system, that enables matter to participate (参与 参与) 参与 in oscillatory vibrations and thereby generate and transmit acoustic waves.
Experimental contents and procedure
• 用示波器观察接收器输出的电信号,并调 用示波器观察接收器输出的电信号, 节出压电陶瓷的谐振频率 • 振幅法测波长求声速 • 相位法测波长求声速 • (1)行波比较法 • (2)李萨如图法
1、谐振频率的调整
改变信Байду номын сангаас发生器的频率时,看到…… 改变信号发生器的频率时,看到
Standing wave
| cos kx |= 1
x
kx =

λ
x = nπ
n = 0,±1,±2,...
当两个换能器之间的距离, 当两个换能器之间的距离,等于半波长的整数倍时 将发生共振,产生共振驻波现象,波幅达到极大。 将发生共振,产生共振驻波现象,波幅达到极大。
Fluorescent screen Fluorescent screen
Circuit
display principle of Oscilloscope
Vx
t0
0
t1
t2
t
t0
t1
Vy
0
t
sinusoidal wave
saw tooth wave
• Even rotation of the drum – even motion of the electron beam along the x-direction. • Motion of the pen in y-direction – deviation of the beam in y-direction proportional to the measured voltage. • A question: The electron beam moving along xdirection reaches the end of the screen at some point and has to jump back and start writing again from the beginning of the screen. How come that you normally only see one curve on the screen at any time? By the way, how fast does the beam go from left to right?
示波器的使用 Application of Oscilloscope
The Lab center of physics
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vertical deflector oscilloscope tube electron gun electron beam
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