示波器的使用实验报告

物理实验报告

一、【实验名称】

示波器的使用

二、【实验目的】

1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法

2.掌握用示波器观察电信号波形的方法

3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路

三、【实验原理】

双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成

1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。

双踪示波器原理

2.双踪示波器的原理

双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等；

其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。

如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的

起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步）

当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。

3.示波器显示波形原理

如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。

4.李萨如图形的基本原理

如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。

四、【仪器用具】：

信号发生器、双踪示波头、探头

五、【实验内容】

几种李萨如图形

n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量

nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y =3/4

1．观察正弦波形

a.打开示波器

b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz

c.得到大小合适稳定的正弦波

2.测正弦波电压，测正弦波的周期

a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy

b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx

dv（V）垂直格数Vpp(V) dx(us) 水平格数fy(Hz)

1 3.

2 3.2 100 3.8 2631

实际示数12.2 2686

3.观察李萨如图形

a.开通CH2及相应的信号发生器

b.调节该信号发生器的输出频率，直至观察到第二条稳定的正弦波

c.按下“HOR1 MENU”+F5（将CH2信号从γ输入）

d.再次调节频率，使得fx/fy分别等于1:1,1:2,1:3，画下图形

六、【数据处理】

dy v/div(V ) Vpp(V)

1. 5.8 2 11.6

2. 2.3 5 11.5

dx T/div( ms) T(ms )

1. 4

2.5 10

2. 2 5 10

李萨如图形

f x(Hz) f y(Hz) 图形n x n y f x/f y n x/n y

1 100 100 1 1 1/1 1/1

2 100 200 2 1 1/2 2/1

3 100 300 3 1 1/3 3/1

七、【实验结果及分析小结】

示波器使显示电压随时间变化的测试仪器，也就是电压波形，是电子测试中最基础也是最重要的仪器（以电子枪结构和人脸滞留效应为基础）。利用示波器，可以观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号，以及不同时间不同地点观测到的信号。示波器的原理已应用于生活中的各类显示屏上，极大地影响人类的生活。

在医学方面，示波器主要用于各类影像图形的呈现，如心电图、CT、X光、核磁共振

等。学习示波器的使用可以为以后的临床工作增加经验。

八、【误差分析】

1.桌面振动造成的影响。

2.示波器上显示的荧光线较粗，取电压值时的荧光线间宽度不准，使电压值不准。

3.取正弦周期时肉眼调节两荧光线间宽度不准，导致周期测定不准确。

4.在选确定fy的值时上下跳动，可能造成取值不准。

5.机器系统存在系统误差。

九、【思考与讨论】

1.简述示波器显示u-t图形（即电信号波形）的原理。

答：示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏幕上，就可以产生细小的光点。当一个直流电压加到一对偏转板上时，将使光点在荧光屏上产生一个固定位移，该位移的大小与所加直流电压成正比。如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上时，则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定。在被测信号的瞬时值的变化曲线,即u-t曲线。

2.怎样用示波器定量地测量交流信号的电压有效值和频率？

答：用光标法。

调节波形上下移动键，使一条水平线对准波谷或波峰，计算峰-峰值，除以二就是振幅，再除以√2（1.414）就是有效值。

3.观察两个信号的合成李萨如图形时，应如何操作示波器？

答：a.开通CH2及相应的信号发生器fy

b.调节该信号发生器的输出频率，直至观察到第二条稳定的正弦波

c.按下“HOR1 MENU”+F5（将CH2信号从γ输入）

4.为了使李萨如图形稳定下来，能否使用示波器上的同步旋钮？为什么？

答：不能。因为李萨如图形实际上是一个质点同时在x轴、y轴上振动形成的；同步旋钮是使每次扫描都扫描在同一个起始相位，使一个示波器内只有一个稳定的图形。（例：当你测正弦波时示波器内有多个波形，这时就可以调节同步旋钮）但从李萨如图形的形成原理来看，调节同步旋钮不能使它稳定下来。

5.用示波器观测周期为0.2ms的正弦电压，若在荧光屏上呈现了3个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？

答：0.2×3=0.6ms，所以周期是0.06ms.

十、【附上原始数据】