示波器的原理和使用(仿真实验)
简易数字存储示波器实验报告
目录一．数字存储示波器简介及设计思路 (3)2．实验设计原理 (5)三、系统各模块的简单说明 (5)四．最终实现功能说明 (8)五．实验设计实现功能模块具体分析 (9)六、实验硬件分配及总体仿真波形 (15)一、数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。
数字存储示波器可实现以下功能。
通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。
其工作示意图如下所示：而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。
我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。
以下框图为实验箱硬件使用说明图：下移、扩展、收缩和测频的处理。
二、实验设计原理设计总体逻辑思路如下：系统开始工作时，通过按键选择是否开始检测波形，若是，则首先由频率检测器检测频率，然后根据测得的频率选择适当的采样频率。
信号源产生的信号通过A/D采样，采样结果保存在FPGA内置的存储器中。
待存储完一帧数据时进行输出到LCD上显示。
待显示100ms后暂停100ms以消除视觉暂留效应，然后准备下一帧数据的存储和显示。
如若需要存储波形，则在当前显示的同时，将采样得到的数据送往片外的SDRAM存储，直至存储结束或者存储容量达到上限。
仿真示波器实验报告总结
仿真示波器实验报告总结本次实验主要是通过仿真示波器的使用，了解示波器的基本原理和操作方法，并能够正确读取波形和测量波形参数。
通过实验的学习和操作，我对示波器的性能和功能有了更深入的了解，也掌握了一些基本的示波器操作技巧。
首先，本次实验中我学习了示波器的基本原理。
示波器起到了一个信号观测和测量的作用，通过将被测信号与水平和垂直方向上的参考信号进行比较，可以将信号转化成可以直观观察和测量的波形。
在示波器的显示屏上，我们可以清晰地看到被测信号的振幅、频率等参数，从而对信号进行分析和判断。
同时，示波器还具有触发、测量、存储等功能，可以对信号进行更详细的分析和处理。
其次，在实际操作中，我学会了示波器的基本使用方法。
首先，我了解了示波器的控制面板的各个部分及其功能，比如水平扫描控制、探头放大系数选择、触发控制等。
其次，我学会了如何正确连接探头和被测信号源，并注意了正确的接地方式和信号的电平范围。
然后，我学会了如何调整示波器的一些参数，比如触发电平、触发沿、扫描速度等，以获取清晰的波形和准确的测量数据。
最后，我学会了如何读取并测量示波器上的波形参数，比如峰峰值、均值、频率等，以更深入地了解被测信号。
通过实验的学习和实践，我进一步认识到了示波器的重要性和应用广泛性。
在电子工程领域中，示波器是一个不可或缺的仪器，可以对各种电信号进行测量和分析，从而进行故障检测、信号调试、电路设计等工作。
因此，熟练掌握示波器的使用方法和技巧对于电子工程师来说是非常重要的。
在以后的学习和实践中，我将进一步加强对示波器的理论和实践的掌握。
我将继续学习示波器的更高级功能和应用场景，并深入了解示波器的内部结构和工作原理，以便更好地使用和应用示波器进行电信号的观测和测量工作。
通过本次实验，我对示波器有了更深入的了解，并学会了正确使用示波器进行信号观测和测量。
通过实验的学习和实践，我不仅提高了自己的实验操作技能，还加深了对示波器原理和原理的理解，并掌握了一些实用的技巧和方法。
示波器的使用原理
示波器的使用原理
示波器是一种专门用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电信号转换为可见的图形，使得人们能够直观地观察和分析电信号的各种特征和参数。
示波器的基本组成部分包括：输入端口、垂直放大器、水平放大器、时间基准、触发电路和显示屏幕。
首先，电信号从输入端口进入示波器。
输入端口通常是一个电缆插孔，用于连接待测电路或设备的信号输出。
接下来，信号经过垂直放大器进行放大。
垂直放大器的作用是将输入信号幅度调整到适合示波器的显示范围内。
放大器通常采用可变增益的形式，使得用户可以根据需要调整信号的显示大小。
然后，信号经过水平放大器进行水平方向上的放大。
水平放大器用于调整信号在水平方向上的显示速率，以便让用户能够清晰地观察到信号的波形特征。
时间基准是示波器中的一个重要组成部分，用于提供水平方向上的时间参考。
通过调整时间基准，用户可以改变示波器屏幕上信号波形的显示速率。
触发电路的作用是确定显示屏上显示的信号波形的起始位置。
触发电路通过对输入信号进行比较和判断，当满足用户设定的触发条件时，触发电路会发出触发信号，告诉示波器从何处开
始显示。
最后，通过电子束在显示屏上绘制图形，将输入信号的波形显示出来。
通常示波器的显示屏是一个阴极射线管，通过控制电子束的位置和强度，可以在屏幕上绘制出各种波形形状。
总之，示波器通过将电信号转换为可见的图形，帮助用户直观地观察和分析信号波形。
它的工作原理是通过放大、调整显示速率、触发和绘制图形等步骤来实现。
示波器原理与使用
示波器原理与使用
示波器是一种用来观测、测量电信号的仪器。
它能够将电信号转换为对应的图形波形，并将其显示在示波器的屏幕上。
示波器的基本原理是利用电子束在示波管内偏转，从而在屏幕上显示电信号的波形。
其中，电子束的运动是由垂直和水平偏转系统控制的。
垂直偏转系统负责控制电子束在屏幕上的垂直位置，从而显示电信号的振幅。
水平偏转系统则控制电子束的水平位置，表示时间。
示波器的使用通常包括以下几个步骤：
1. 连接电源和信号源：将示波器与电源和待测电路连接。
确保电源电压和信号源频率符合示波器的规格要求。
2. 调整示波器参数：根据需要，设置示波器的垂直灵敏度、水平扫描速度等参数，以确保波形可见且适合观测。
3. 观察波形：打开示波器的电源，将待测信号输入示波器。
在屏幕上可以看到电信号的波形。
根据需要，可以调整显示的时间和垂直位置。
4. 测量信号参数：示波器还可以提供一些测量功能，如测量波形的频率、幅值、周期等。
可以根据需要使用相应的测量功能。
5. 记录和分析数据：如果需要记录和分析波形数据，可以将示波器与计算机或存储设备连接，并使用相应的软件进行数据处
理。
总之，示波器是一种重要的测试工具，能够帮助工程师观测和测量电信号，用于故障排查、信号分析等工作。
正确使用示波器，可以提高工作效率，确保电路和设备的正常运行。
《示波器的的原理和使用》物理实验报告
《示波器的的原理和使用》物理实验报告一、实验目的及要求：了解示波器的基本工作原理。
学习示波器、函数信号发生器的使用方法。
学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。
二、实验原理：1) 示波器的基本组成部分：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) 示波管左端为一电子枪，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。
3) 示波器显示波形的原理：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，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。
如果正弦波与锯齿波的周期相同，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。
要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；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。
示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。
在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。
4) 李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的x轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。
示波器的使用实验原理
示波器的使用实验原理示波器是一种广泛应用于电子、通信、医疗等领域的仪器，它可以用来观察和测量电信号的波形，是电子工程师和技术人员必备的重要工具。
本文将介绍示波器的使用实验原理，帮助读者更好地理解示波器的工作原理和操作方法。
首先，我们来了解一下示波器的基本原理。
示波器主要由示波管、水平放大器、垂直放大器、触发器和时间基准等部分组成。
当被测信号进入示波器后，首先经过垂直放大器进行放大，然后再经过水平放大器进行放大，最终在示波管上显示出波形。
触发器的作用是使得波形在示波管上稳定显示，时间基准则用来确定波形的时间尺度。
在使用示波器进行实验时，首先需要连接被测信号到示波器的输入端口，然后调节垂直放大器和水平放大器的增益，使得波形在示波管上能够清晰地显示出来。
接下来，需要设置触发器的触发方式和触发电平，以确保波形在示波管上稳定显示。
最后，根据需要调节时间基准，以便观察波形的时间尺度。
在实际操作中，需要注意一些使用示波器的技巧。
首先，要选择合适的探头，并正确连接到被测信号上，以确保测量的准确性。
其次，要根据被测信号的频率和幅度范围，选择合适的垂直和水平放大器的量程，避免信号过大或过小而导致波形无法显示。
另外，还要注意触发器的设置，以确保波形能够稳定地显示在示波管上。
除了基本的波形观测外，示波器还可以进行一些高级功能的实验，如频谱分析、波形存储、自动测量等。
这些功能能够进一步扩展示波器的应用范围，提高测量的精度和效率。
总之，示波器作为一种重要的电子测量仪器，在电子技术领域有着广泛的应用。
通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解示波器的使用实验原理，掌握示波器的操作方法，为工程实践提供帮助。
示波器地原理和使用(仿真实验)
示波器的原理和使用（仿真实验）示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。
双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。
一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。
用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法——示波法。
[预习提要]1．示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。
2．示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？3．扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。
4. “同步”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？5．电压、频率如何测量?[实验目的]1. 了解示波器的基本原理和结构；2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。
[实验原理]详细原理请参考教材第148页《示波器的原理和使用》及实验指导书相关容。
[实验容]1.校准示波器；2.直接法测量未知信号电压；3.利用直接测量法与萨如图测量法测量未知信号频率；4.观测两个通道信号的组合。
[仿真实验操作方法]1.系统的启动在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口——实验室场景（图1）。
单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验容（若单击“退出”，则退出示波器实验）。
图12.系统主菜单（1）示波器原理：单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。
在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。
分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。
（2）示波器方框图选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。
单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。
（3）实验容单击主菜单中的“实验容”，将会弹出一个确认是否正式进行示波器实验的对话窗口。
示波器的工作原理
示波器的工作原理首先，示波器的工作原理与示波管有着密切的关系。
示波管是示波器的核心部件，它利用电子束在荧光屏上划过的方式，将电压信号转换为可见的波形。
当电压信号加到示波管的垂直偏转板上时，电子束就会在荧光屏上绘制出与电压信号波形相对应的图形。
这样，我们就可以通过观察荧光屏上的波形来了解电压信号的变化情况。
其次，示波器的水平扫描系统也是实现工作原理的重要组成部分。
水平扫描系统负责控制电子束在荧光屏上水平方向的移动，从而形成完整的波形图像。
通过调节水平扫描系统的触发电路和扫描速度，我们可以观察到不同频率、不同相位的信号波形，进而进行信号分析和诊断。
除此之外，示波器还包括触发电路、放大器、数字化系统等多个模块，它们共同协作完成示波器的工作。
触发电路用于控制电子束的起始位置，确保波形在荧光屏上的显示稳定；放大器负责放大输入信号，以便更清晰地观察波形；数字化系统则将模拟信号转换为数字信号，便于存储和进一步处理。
总的来说，示波器的工作原理可以简单概括为，将输入的电压信号转换为可见的波形，通过调节水平扫描系统和触发电路，实现对信号波形的稳定显示和分析。
这种工作原理使得示波器成为电子工程师们不可或缺的工具，帮助他们更好地理解和处理各种电信号，提高工作效率和精度。
综上所述，通过对示波器的工作原理进行深入探讨，我们对示波器的工作原理有了更清晰的认识。
示波器的工作原理是多个模块协同工作的结果，它通过将电压信号转换为可见的波形，帮助工程师们进行电路设计、故障诊断和信号分析。
相信随着技术的不断进步，示波器将会在电子领域发挥越来越重要的作用。
模拟电子实验示波器的使用
一、实验目的1.学习电子电路实验中常用的电子仪器—示波器、函数信号发生器、交流数字毫伏表等主要技术指标、性能及正确使用方法。
2.初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验设备三、注意事项1.使用前对电源、各旋钮位置进行检查。
2.使用时要避免碰撞，接入探头的电压不应超过说明书中所规定的最大的输入电压值（注意的是：一般说明书中给出的这一电压值往往是指峰峰值），以免损坏示波器。
3.若测试点的电压较高，应在断电的情况下，将探头的探针和鳄鱼夹事先与被测试的两个点连接好，再通过电测试，选择可避免在测试中万一因不慎而发生意外事故的可能。
4.开启示波器后，应注意使辉度和聚集适中（不宜过亮），且波形也不应长时间地停留在一个区域中，以免灼伤荧光屏。
5.在使用中出现在下列情况之一，即应停机，侍修复后再使用：①开机后保险线即烧断；②电子官式示波器内的电风扇不转；③示波器内冒烟；④无光点显示或无扫描线；⑤波形跳动不止，或图形失真。
6.示波器关闭后再用，应至少待了3-5分钟后再开启--以免损害示波管。
7.使用后应即时关闭其电源和被测电路的电源；然后拔下示波器的电源插头，拆除测试用临时线，全地搬走开妥善地放置好示波器--以免偶然事故的发生.四、实验原理及计算在模拟电子电路实验中,经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。
它们和万用电表一起,可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手观察与读数方便等原则进行合理布局,各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如下图所示。
接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的公共接地端应连接在一起,称共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。
1.双踪示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。
示波器实验的实验原理
示波器实验的实验原理
示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过采集信号并将其转换为可视化的波形图形，来帮助工程师和技术人员分析电路的性能和故障。
示波器的实验原理基于两个关键概念：采样和显示。
首先，示波器需要对待测信号进行采样。
这意味着在短时间内连续采集信号的快照，并将其转换成数字表示形式。
示波器内部的采样率决定了可以捕捉到的信号频率范围。
一旦信号被采样和转换为数字形式，示波器就将其显示在屏幕上。
这是通过控制绘制电子束的方式实现的。
电子束在屏幕上扫描并以适当的速率显示出信号的形状。
示波器通常会根据需要调整电子束的扫描速率，以在屏幕上显示出所测量信号的完整波形。
还有一个重要的参数是示波器的带宽。
带宽是指示波器能够准确显示的频率范围。
带宽越宽，示波器能够显示的高频信号就越多。
总结起来，示波器利用采样和显示的原理来测量和显示电信号的波形。
它帮助工程师和技术人员分析电路的性能和故障，并提供了重要的信号调试和故障排除工具。
示波器使用原理
示波器使用原理
示波器是一种用来显示电信号波形的仪器，它可以帮助工程师和技术人员对电路中的信号进行观测和分析。
示波器的工作原理基于电子技术和物理原理，下面我们来详细了解一下示波器的使用原理。
示波器通过探头将待测信号输入到示波器的输入端。
探头是连接示波器和被测信号源的重要设备，它能够将被测信号转换成示波器可以显示的电压信号。
接着，示波器将输入的信号转换成模拟电压信号，然后通过放大、滤波等电路处理，最终将信号送入示波器的显示屏幕。
示波器的显示屏幕是关键的部分，它通常是一个CRT（阴极射线管）屏幕。
当输入信号进入示波器后，电子束会根据信号的大小和波形在屏幕上绘制出相应的波形图像。
通过控制电子束的扫描速度和方向，可以实现在屏幕上显示不同时间尺度下的波形图像。
在示波器的显示屏上，我们可以看到不同类型的波形，比如正弦波、方波、三角波等。
通过观察这些波形，我们可以了解信号的幅值、频率、相位等重要参数，从而帮助我们分析电路的工作状态和性能。
除了显示波形，示波器还可以通过触发功能来帮助我们捕获特定条件下的信号。
触发功能可以让示波器在特定的信号条件下停止、触发和显示波形，这样我们可以更清晰地观察信号的细节和特征。
总的来说，示波器使用原理是基于电子技术和物理原理，通过探头将输入信号转换成电压信号，然后经过处理和显示在屏幕上。
通过观察显示屏上的波形图像，我们可以了解信号的各种参数，并对电路进行分析和测试。
示波器在电子领域起着至关重要的作用，是工程师和技术人员必不可少的工具之一。
模电实验报告常用电子仪器的使用
第3章 模拟电子技术实验3.1 实验一 常用电子仪器的使用一、实验目的1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器——数字示波器，函数信号发生器、交流毫伏表的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2. 初步掌握用数字示波器观察信号波形和读取波形参数的方法；初步掌握函数信号发生器的正确使用；掌握交流毫伏表的使用。
3. 学习并掌握仿真软件Multisim 中基本仪器的使用。
二、实验原理与实验电路设计为了顺利开展模拟电路实验，必须掌握常用电子仪器的正确使用方法。
本实验将通过对示波器校准信号的测量、函数信号发生器输出信号的测量，学习三种电子仪器的基本使用方法。
本实验也将学习Multisim 模拟电路实验中经常使用的仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、数字万用表等。
应用这些仪器可以完成对模拟电路的调试和测试工作。
模拟电路静态测试时，常用数字万用表直流电压档测静态工作点。
进行动态测试时，常需加入输入信号；函数信号发生器用来产生输入信号（例如正弦交流信号）；示波器用于显示并测量输出信号；交流毫伏表用来测量正弦信号有效值。
仿真软件中虚拟仪器的使用。
在实验过程中，为方便调试、观察与读数，对电子测量仪器与被测实验电路之间进行合理的布局，常见的布局如图3.1.1所示。
图3.1.1 实验电路的测量示意图在实验中，所有测试仪器的接地端应与实验电路的接地端连接在一起，如图3.1.1所示，否则引入的干扰不仅会使实验电路的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。
注意：测试仪器的信号端绝不能与接地端相连，否则发生短路。
1. Multisim 四、实验过程、步骤及内容中虚拟仪器的使用使用Multisim 的示波器、万用表测量信号发生器输出信号，电路连接如图所示。
信号发生器 1（XFG1）输出 1.0KHz ，幅值为 2.0V 的正弦波。
设置 XFG1 的 Frequency （频率） 为 1kHz ，Amplitude （幅值）为 2V ，Offset （直流偏量）为 0V 。
示波器显示原理范文
示波器显示原理范文示波器是一种测量仪器，主要用于观测和分析电信号的波形和特征。
它能够显示出电信号的振幅、频率、相位、脉冲宽度等相关参数，并通过这些参数来确定电路的性能。
示波器的显示原理基于电子束在荧光屏上的扫描和发光原理。
示波器主要由水平扫描电路、纵向放大电路、触发电路和显示系统四个部分组成。
在示波器中，水平扫描电路负责控制电子束的移动速度和位置，它通过可变延时电路控制电子束的横向移动，从而确定信号的时间轴。
同时，也可通过扫描频率控制水平方向上的扫描速率，从而调整波形在横向上的显示范围。
纵向放大电路则负责调节电子束的垂直灵敏度，即输入信号的放大倍数。
放大电路通常由多级放大器组成，通过控制各级放大器的增益，可调节信号在竖直方向上的显示范围。
同时，也可通过控制放大器输出的直流偏置电平，使波形在竖直方向上偏离基准线，以便更好地观察信号的正负振幅。
触发电路用于确定信号的起始位置和稳定显示波形。
当电子束扫描到信号的起始位置时，触发电路会向水平扫描电路发出触发信号，使电子束停留在该位置，从而实现波形的稳定显示。
最后，显示系统则负责将电子束扫描到的信号通过荧光屏显示出来。
荧光屏上涂有荧光物质，在电子束的激发下，能够发出光线。
根据电子束扫描的位置和速度，荧光屏上的荧光物质会发出亮度不同的光，从而形成波形图像。
当输入信号经过放大和触发调节后，通过纵横双向的扫描，在荧光屏上形成了与原始信号相对应的波形，用户可以通过调节放大倍数、扫描频率和触发电平等参数来获得所需的波形显示效果。
总而言之，示波器的显示原理是基于电子束在荧光屏上的扫描和荧光发光的原理，通过水平扫描电路、纵向放大电路、触发电路和显示系统等部分的协同工作，将输入信号转化成可见的波形图像，并通过用户调节参数来获得所需的波形显示效果。
这种原理使得示波器成为了电子工程师和测试人员重要的测试工具。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 超声波及其应用实验报告
仿真实验 / 超声波及其应用实验一、实验目的（1）了解超声波产生和接收方法；（2）认识超声脉冲波及其特点；（3）测量超声波在固体材料中的传播速度和波长；（4）通过实验了解超声波探伤的基本原理。
二、实验仪器超声波仪器、数字示波器、铝块、探头、耦合剂瓶子三、实验原理1.超声波超声波是频率在2X104Hz～1012Hz的声波。
超声波的波长比一般声波要短，具有较好的各向异性而且能透过不透明物质，这一特性已被用于超声波探伤和超声成像技术。
利用超声的机械作用、空化作用，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、去锅垢、清洗、灭菌等。
2.超声波的产生压电效应：某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。
逆压电效应：当一个晶体受电场作用时，其正负离子向相反的方向移动，于是产生了晶体的变形，这一效应是逆压电效应。
,)，其具有压电效压电陶瓷：具有自发极化现象的晶体，如钛酸钡（BaTiCO3应和逆压电效应，叫压电陶瓷。
压电晶片：压电陶瓷被加工成平面状，并在正反两面分别镀上银层作为电极，其被称为压电晶片。
当给压电晶片两极施加一个电压短脉冲时，晶片将发生弹性形变而产生弹性振荡，适当选择晶片的厚度可以得到超声波。
在晶片的振动过程中，由于能量的减少，其振幅也逐渐减小，因此它发射出的是一个超声波波包，通常称为脉冲波。
3.超声波的传播和接收超声波在材料内部传播时，与被检对象相互作用发生散射，散射波被同一压电换能器接收，由于正压效应，振荡的晶片在两极产生振荡的电压，电压被放大后可以用示波器显示。
4.直探头延迟和试块纵波声速、频率及波长的测量(1）超声波有多种波型：纵波波型／横波波型和表面波波型。
三种超声波:①纵波(介质质点的振动方向与超声波的传播方向一致，介质：固体, 液体,气体)②横波（介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直，介质：固体）③表面波（沿着介质表面传播, 由平行于表面的纵波和垂直于表面的横波合成，介质：固体和液体表面）本实验通过直探头产生超声纵波。
虚拟仿真示波器的调节与使用
虚拟仿真示波器的调节与使用数字存储示波器清晰、准确、可靠、无可比拟的性能/价格比、完全符合传统操作习惯的虚拟数存储示波器，模拟带宽可达40MHZ。
特点：100Ms/s的高采样率，8 bit 分辨率。
2+1通道（Channe1 A 、Channe1 B、EXT TRLG）存储量64K/Channe1 （可扩充）。
自动调定（Autoset）,校准电压、时基及触发至最好形态显示。
多种触发方式，轻易捕捉瞬态信号，可以进行负延迟触发。
自动测定周期、频率、均方根、平均值、峰间值等。
垂直缩放，垂直放大或缩小动态或静态的波形。
波形处理，加、减、反向（A+B，A-B，Invert）无限波形状态存储（取决于硬盘空间）【目的要求】1、学习虚拟双踪示波器的基本结构与工作原理,学习基本的操作使用方法。
3、学习虚拟函数信号发生器的操作使用方法。
4、利用虚拟双踪示波器观察虚拟函数信号发生器的各种周期性信号（正弦波、三角、方波、锯齿波）的波形图，测量电压信号的周期、峰值、有效值和峰峰值。
5、利用虚拟双踪示波器观察李萨如图形，测量未知正弦信号频率。
【实验原理】虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是20世纪90年代初期出现的一种新型仪器，是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的产物，虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式仪表、第二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪器、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器，是对传统仪器概念的重大突破，代表了当前测试仪器发展的方向之一。
测量仪器按照应用领域的不同，其功能、形态是多种多样的。
但是各种测量仪器都可以分成三大功能块，即数据的采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示。
对于传统仪器而言，这三大功能块均以硬件形式存在，每种仪器的功能是设备制造厂家在设计生产时定义的，都对应着特定的应用场合，用户是不能改变仪器的特性或功能的。
即便是后来出现的数字化仪器、智能仪器，使传统仪器的准确度提高、功能增强，仍未改变传统仪器那种独立使用、手动操作、任务单一的模式。
《大学物理实验》示波器实验指导书
《⼤学物理实验》⽰波器实验指导书⽰波器实验帮助⽂档⼀、实验简介我们常⽤的同步⽰波器是利⽤⽰波管内电⼦束在电场中的偏转,显⽰随时间变化的电信号的⼀种观测仪器。
它不仅可以定性观察电路(或元件)中传输的周期信号，⽽且还可以定量测量各种稳态的电学量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。
⾃1931年美国研制出第⼀台⽰波器⾄今已有70年，它在各个研究领域都取得了⼴泛的应⽤，根据不同信号的应⽤，⽰波器发展成为多种类型，如慢扫描⽰波器、取样⽰波器、记忆⽰波器等，它们的显像原理是不同的。
已成为科学研究、实验教学、医药卫⽣、电⼯电⼦和仪器仪表等各个研究领域和⾏业最常⽤的仪器。
⼆、实验原理1. ⽰波器的基本结构⽰波器的结构如图1所⽰，由⽰波管(⼜称阴极射线管)、放⼤系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。
图1 ⽰波器的结构图为了适应多种量程，对于不同⼤⼩的信号，经衰减器分压后，得到⼤⼩相同的信号，经过放⼤器后产⽣⼤约20V左右电压送⾄⽰波管的偏转板。
⽰波管是⽰波器的基本构件，它由电⼦枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被封装在⾼真空的玻璃管内，结构如图2所⽰。
电⼦枪是⽰波管的核⼼部分，由阴极、栅极和阳极组成。
图2 ⽰波管的结构(1)阴极――阴极射线源：由灯丝(F)和阴极(K)构成，阴极表⾯涂有脱出功较低的钡、锶氧化物。
灯丝通电后，阴极被加热，⼤量的电⼦从阴极表⾯逸出，在真空中⾃由运动从⽽实现电⼦发射。
(2)栅极――辉度控制：由第⼀栅极G1( ⼜称控制极)和第⼆栅极G2(⼜称加速极)构成。
栅极是由⼀个顶部有⼩孔的⾦属圆筒，它的电极低于阴极，具有反推电⼦作⽤，只有少量的电⼦能通过栅极。
调节栅极电压可控制通过栅极的电⼦束强弱，从⽽实现辉度调节。
在G1的控制下，只有少量电⼦通过栅极，G2与A2相连，所加相位⽐A1⾼，G2的正电位对阴极发射的电⼦奔向荧光屏起加速作⽤。
(3) 第⼀阳极――聚焦：第⼀阳极(A1)程圆柱形(或圆形)，有好⼏个间壁，第⼀阳极上加有⼏百伏的电压，形成⼀个聚焦的电场。
示波器实验仿真
大学物理仿真实验——示波器的调节和使用主讲人：蒋逢春1、实验仪器示波器仿真界面1校准信号输出端子（CAL）2辉度旋钮（INTENSITY）4聚焦旋钮（FOCUS）5光迹旋转旋钮（TRACE ROTATION）9电源开关（POWER）13通道1输入端[CH1 INPUT（X）]17通道2输入端[CH2 INPUT（Y）]10、15衰减器开关（VOLTS/DIV）20主扫描时间因数选择开关30X-Y控制键32电平锁定（LOCK）33触发电平旋钮（TRIG LEVEL）34释抑（HOLDOFF）信号发生器仿真界面1．频率显示窗口2．幅度显示窗口3．输出波形，对称性调节旋钮（SYM）4．速率调节旋钮（WIDTH）5．扫描宽度调节旋钮（RATE）8．函数信号输出端：输出多种波形受控的函数信号9．函数信号输出幅度调节旋钮（AMPL）11．函数信号输出幅度衰减开关（ATT）12．函数输出波形选择按钮14．频率范围细调旋钮15．频率范围选择按钮16．整机电源开关2、实验内容1）用x轴的时基测信号的时间参数●测量示波器自带方波输出信号的周期(时基分别为0.1 ms/cm，0.2 ms/cm，0.5ms/cm)。
哪种时基测出的数据更准确，为什么？●选择信号发生器的对称方波接y输入(幅度和y轴量程任选)，信号频率为200Hz～2kHz(每隔200Hz测一次)，选择示波器合适的时基，测量对应频率的厘米数、周期和频率。
以信号发生器的频率为x轴，示波器频率为y轴，作y-x曲线，求出斜率并讨论。
●选择信号发生器的非对称方波接Y轴，频率分别为200，500，1K，2K，5K，10K，20K(Hz)，测量各频率时的周期和正波的宽度。
用上面的方法作曲线。
●选择信号发生器的输出为三角波，频率为500Hz、1kHz、1.5kHz，测量各个频率时的上升时间。
下降时间和周期。
2）观察李萨如图形并测频率用两台信号发生器分别接y轴和x轴，取fx/fy =1、1/2、2、2/3、3/4时，测出对应的fx和fy，画出有关图形并求出公用信号的频率。
实验3.1 常用电子仪器的使用Multisim仿真实验
图3-10 相位差仿真波形图
实验3.1 常用电子仪器的使用
五、实验室操作实验内容
1. 数字万用表的使用：直流电压；电阻； 电流 2. 示波器自检 3. 信号发生器、示波器的使用 4. 测量两波形间相位差
三、实验原理
图* 示波器DS1052前面板图及触发设置
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
图* 示波器显示屏界面及耦合方式设置
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
图* 测量菜单界面
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
3. RC 串联交流电路相位差原理
L
arctg(
fL
/
f
)
arctg
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
1.常用电子仪器的连接
共地
图3-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
2.常用电子仪器
图* 万用表测电阻
图* 万用表测电容
实验3.1 常用电子仪器的使用
三、实验原理
图* 函数信号发生器DG1012前面板图
实验3.1 常用电子仪器的使用
1 2fRC
测量值
X (div) 360 0 X T (div)
测量值
t TLeabharlann 3600图3-3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波
实验3.1 常用电子仪器的使用
四、计算机仿真实验内容
XFG1
C1 0.01µF
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
R1 10kΩ
图3-8 相位差测试仿真电路图
数字示波器的基本原理
数字示波器的基本原理数字示波器（Digital Oscilloscope，简称DSO）是一种用于测量和显示电压信号随时间变化的仪器。
它将输入的模拟电压信号经过采样和转换，转化为数字信号进行处理和显示。
数字示波器的基本原理是首先将输入的模拟信号经过模拟前端，包括放大、滤波等处理，然后将模拟信号转换为数字信号。
这个过程是通过采样和量化来实现的。
采样是指周期性地对输入信号进行测量，将连续的模拟信号转化为离散的样本，即在固定的时间间隔内获取一串离散的电压值。
量化则是指将采样得到的连续电压值转化为离散的数值，将其映射到一个特定的数字编码上，这个数字编码代表了该采样时刻的电压值。
采样定理是数字示波器采样过程的基础。
根据采样定理，对于输入信号具有的最高频率f_max，需要以大于其两倍的采样频率f_s进行采样，即f_s>2*f_max。
这是为了避免采样过程中出现混叠现象，保证采样后的数字信号能够准确地还原输入信号的频率特性。
数字示波器还包括一块内存区域，用于存储连续的采样值。
当一次采样完成后，数字信号会按照一定的速率（采样率）传递到内存中，然后在显示屏上逐点绘制出电压随时间变化的图形。
为了实现快速的显示更新，数字示波器通常使用硬件加速技术和缓存机制来提高显示帧率和响应速度。
除了基本的波形显示功能，数字示波器还常常具备触发功能，用于捕捉特定的波形事件。
通过设置合适的触发条件，可以指定在特定电压、时间等条件下进行采样和显示。
触发功能可以帮助用户抓取并显示稳定的波形信号，从而更好地进行信号分析和故障诊断。
综上所述，数字示波器的基本原理包括模拟信号处理、采样和量化、存储和显示等过程，使得用户能够通过数字形式直观地观察和分析电压信号的变化。
multisim示波器的使用方法 -回复
multisim示波器的使用方法-回复使用Multisim 示波器，可以用于电路设计、仿真和测试。
本文将一步一步地介绍Multisim 示波器的使用方法，包括创建电路、设置参数、展示波形、进行测量和分析等。
第一步，创建电路1. 打开Multisim 软件，并选择“新建电路”以创建一个新的电路设计。
2. 在主界面的元件库中，选择所需的元件并将其拖放到电路工作区。
可以从基本元件库中选择标准的电子元件，也可以选择其他特殊元件库，如放大器、滤波器、运算放大器等。
3. 连接元件，通过将鼠标指针悬停在一个元件引脚上并拖动，然后在另一个元件的引脚上释放鼠标来连接它们。
第二步，设置参数1. 在电路中添加所需的信号源，如正弦波发生器或脉冲发生器。
这些信号源将提供输入信号以进行测量和分析。
2. 选择所需的示波器类型，可以是模拟示波器或数字示波器。
模拟示波器适用于连续电压测量，而数字示波器适用于离散信号测量。
3. 针对示波器进行必要的设置。
这可能包括时间设置、峰值电压设置、触发设置等。
根据设计需求进行相应的调整。
第三步，展示波形1. 单击示波器工具栏上的“启动”按钮以开始测量和记录电路中的信号波形。
2. 在示波器面板上，可以选择显示的波形类型，如输入信号、输出信号或电路中某个特定元件的波形。
还可以在不同的轴上绘制多个波形，以进行比较和分析。
3. 使用示波器面板上的缩放和平移工具，可以调整波形的放大和平移，以便更好地查看波形的细节。
第四步，进行测量和分析1. 在示波器面板上，选择所需的测量工具，如电压测量、频率测量、周期测量等。
这些工具将帮助您定量地分析波形的特性。
2. 对波形进行分析，查看其特征和性能。
例如，可以检查正弦波的振幅、频率、相位等，或者可以测量脉冲波形的上升时间、下降时间等。
3. 对波形进行比较和分析，可以使用示波器面板上的数学运算工具。
例如，可以计算两个波形之间的差异、峰值、平均值等。
第五步，保存和导出结果1. 在完成测量和分析后，可以保存当前的波形和设置。
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示波器的原理和使用（仿真实验）
示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。
双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。
一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。
用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法——示波法。
[预习提要]
1．示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。
2．示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？
3．扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。
4. “同步”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？
5．电压、频率如何测量?
[实验目的]
1. 了解示波器的基本原理和结构；
2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。
[实验原理]
详细原理请参考教材第148页《示波器的原理和使用》及实验指导书相关内容。
[实验内容]
1.校准示波器；
2.直接法测量未知信号电压；
3.利用直接测量法与李萨如图测量法测量未知信号频率；
4.观测两个通道信号的组合。
[仿真实验操作方法]
1.系统的启动
在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口——实验室场景（图1）。
单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验内容（若单击“退出”，则退出示波器实验）。
2.系统主菜单
（1）示波器原理：
单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。
在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。
分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。
（2）示波器方框图
选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。
单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。
图1
（3）实验内容
单击主菜单中的“实验内容”，将会弹出一个确认是否正式进行示波器实验的对话窗口。
单击“正式完成实验”按钮，正式完成实验。
实验中的待测信号为随机产生，信号真实值将在做完实验后自动传入实验报告。
单击“只做示波器练习”按钮，只做示波器练习，不记录数据。
图2
图3
在确认完是否正式完成示波器实验后，对话窗口消失，弹出一个示波器面板（图4）。
面板上的按钮、开关的作用和真实示波器的旋钮、开关的作用是相同的。
对面板上的旋钮、开关功能不清楚时，可将鼠标移动到该旋钮（或开关）的位置上，停留几秒种不动，系统将会给出该旋钮（或开关）的名称，此时按下F1键时，会得到相应的功能解释，如上图所示（以上操作时，若没有出现提示，请稍微移动一下鼠标位置）。
面板上按钮、开关的通用操作方法是：
单击鼠标左键，旋钮逆时针方向转动，单击鼠标右键，旋钮顺时针方向转动。
单击鼠标左键，开关向上扳动，单击鼠标右键，开关向下扳动。
【校准示波器】
校准示波器的步骤是：
(1) 调节示波器聚焦。
在示波器使用前必须调节好聚焦。
必须在校准示波器后，示波器才能用直接法准确测量信号。
图
4
(2) 如图5所示，在通道CH1输入校准信号。
用鼠标点击校准信号输入口，则在通道CH1的输入端出现红色插头，表明校准信号已经接入CH1（同样当把垂直方式选择开关拨到CH2档处便可把校准信号接入CH2通道，校准通道CH2）。
(3) 分别调节通道1的 V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基开关调节扫速及细调开关，用来校准示波器。
【直接法测量未知信号电压】
可利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说明测量过程（如图6）。
(1) 将鼠标移到CH1的INPUT 处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。
当CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。
(2) 分别调节通道1的 V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据V/DIV 和波形在示波器的格子数算出待测波形的电压。
【测量未知信号频率】
直接测量法：
(1) 利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说明实验过程。
(2) 将鼠标移到CH1的INPUT 处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。
CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。
(3) 分别调节通道1的V/DIV 衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL ）钮，水平位移及×10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据水平时基刻度和格数算出待测波的频率。
图
5
图
6
图7
李萨如图测量法：
内部触发方式（如图7）：
(1) 在CH1或CH2通道加上待测波（以CH1加上待测波为例说明实验过程）。
(2) 在CH2输入端加上信号源，并选择一合适频率。
(3) 把内触发源方式选择开关扳到CH2档处，用信号发生器输出信号作为触发源。
(4) 把Norm-Auto-X-Y开关扳到X→Y档处。
(5) 分别调节通道1，2的V/DIV衰减开关，通道1，2的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移，通过改变信号发生器输出信号频率使示波器中出现的李萨如图为环形。
(6) 同理，在CH2加上待测波，在CH1加上信号源，同样可以完成测量。
外部触发方式方法和过程与内部触发方式大致一样，差别是：
a．触发源方式选择开关拨到EXT档（外部触发方式）。
b．外部触发输入端口输入信号发生器信号，另外一路信号由CH1或CH2的输入端输入。
调节信号发生器的输出信号频率，使示波器上出现李萨如图形。
此时，根据李萨如图形和信号发生器的输出频率可以求出待测信号的频率。
【观测两个通道信号的组合】
把垂直方式选择开关拨到ADD档处，在屏幕上显示输入CH1和CH2的两路信号的叠加。
把垂直方式选择开关拨到ALT档处，在屏幕上交替显示两路信号。
把垂直方式选择开关拨到CHOP档处，在屏幕上同时显示两路信号。
【信号发生器使用方法】
图8
(1) 鼠标单击信号发生器面板（图8）的“电源开关”按钮，打开信号发生器电源。
(2) 鼠标单击“频率选择”按钮，开始输入信号频率。
(3) 鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的频率单位。
(4) 鼠标单击数字按钮，输入信号频率数值，此时显示窗口显示的是输出信号的频率数值。
(5) 鼠标单击“波幅选择”按钮，开始输入信号幅度。
(6)鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的幅度单位。
(7)鼠标单击数字按钮，输入信号幅度数值，此时显示窗口显示的是输出信号的幅度数值。
(8) 鼠标选中“细调”按钮，可微调输出信号的频率（或幅度）值。
(9) 鼠标单击“→”按钮，清除上个数值输入。
(10) 鼠标单击“CE”按钮，输出数值被清零。
[数据处理]
1．整理观察波形时的记录，并绘出观察到的波形。
2．计算出被测信号的电压、频率等。
[思考题]
1. 用示波器测频率有有何优缺点？
2. 本实验中观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？
3. 假定在示波器的y轴输入一个正弦电压，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定的正弦波形，那么输入信号的频率是多少？这是否是测量信号频率的好方法？为什么？。