示波器,大学物理实验,预习报告(完整打印版)

一.实验目的:

a.了解示波器的示波原理

b.学习用示波器观察电信号的波形，并了解信号发生器的作用方法

c.学习用示波器测定电信号的频率，同感对李萨如图形观察，进一步加深对于互相垂直谐振

合成的理论的理解。

二.实验仪器:

V-212 双踪示波器，函数信号发生器，正弦信号发生器

三.实验原理:

示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，

1、示波管

如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。

示波管结构简图示波管内的偏转板

2、扫描与同步的作用

如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图

图扫描的作用及其显示

如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，

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。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见：

（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。

（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数，即：

n f f x

y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，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频率整数倍时的条件下，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。

（1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有 y

x x y

n n f f =

李萨如图形举例表

如果已知f x ，则由李萨如图形可求出f y 。

四．实验内容与步骤

1．用示波器V-212观察函数信号发生器输出频率为1KHz 的正弦，方波，三角波波形。

(1)先将函数信号发生器电源打开，将其输出信号通过信号线连接到示波器种的CH1orX 或ChorY 的接口，对应选择通道选择开关中的CH1或CH2，以及内部触发选择开关中的CH1或CH2，以上选择必须满足CH1→CH1→CH1或CH2→CH2→CH2，否则图形不会显示或者不能稳定。

(2) 分别调节函数信号发生器种频率调节,电平移动,幅度旋钮,以及示波器中扫描信号周期粗调,微调以及通道灵敏度粗调,细调旋钮,直至在示波器上显示出沾满屏幕上80％范围的一个完整图形.通过函数信号发生器中的波形选择开关分别调节出正弦,方波,三角波信号波形,要求将波

形分别画出在准备好的坐标图纸上,对应记录示波器的扫描频率f 。

2．调节并测出函数信号正弦波频率

将函数信号发生器的波形选择键选择为正弦波形键，再将输出信号输入到示波器的信号接口，将示波器的扫描信号周期选择在0.1ms/div ，将扫描微调顺时针锁死，再调节函数信号发生器的频率调节旋钮，直至示波器上显示一个稳定的图形，这样就确定出函数信号发生器输出正弦波的频率为1Khz

在确定出函数信号正弦波输出频率为1Khz 的基础上，调节示波器的扫描信号周期，分别在示波器上的扫描信号周期所对应的时间。

3. 李萨如图形法

将正弦信号发生器输出的已知频率的信号输入到示波器“CH2orY ”插座，看做f y ，而将待测

的函数信号正弦波输出的信号输入到示波器“CH2orX ”插座，看做f x ，将扫描信号周期至于“X —Y ”位置

自习调节正弦信号发生器的输出频率直至示波器上显示出1:1李萨如图形，就这样能确定f x ： ：y x x y

n n f f

4．测电压

利用示波器的灵敏度调节旋钮与扫描信号周期确认函数信号输出正弦的电压有效值V 有效。 将待测信号输入后，示波器面板上的Y 轴灵敏度细调顺时针锁死，此时可根据屏幕上的Y 轴坐标刻度，利用示波器Y 轴灵敏度选择开关的V/div 档级标称值，直接读出信号波形的峰值—峰值为Ddiv 。

本实验要求调节正弦信号幅度调节旋钮顺时针至最大，功率衰减分贝值置零，用示波器确定输出电压有效值，要求 必须记录出D （div ）值及通道灵敏度粗调标称值。

五．数据记录与数据处理