示波器的使用学生实验报告
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广州大学学生实验报告
院(系)名称物理系班
别姓名
专业名称物理教育学号
实验课程名称普通物理实验I
实验项目名称电学实验:示波器的使用
实验时间实验地点
实验成绩指导老师签名
【实验目的】
1.了解示波器显示波形的原理,了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合;
2.熟悉使用示波器的基本方法,学会用示波器测量波形的电压幅度和频率;
3.观察李萨如图形。
【实验仪器】
1、双踪示波器 SS-7802A型 1台
2、函数信号发生器 1台
3、连接线示波器专用 2根
【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,如图
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。
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 。
【基本调节】
【准备工作】 1、 打开电源
2、 调节亮度旋钮至中间位置
3、 调节聚焦旋钮使显示清晰
【扫描方式选择】
4、 交替按下A 键和X-Y 键,感受屏幕的变化,最后按A 键使水平轴作为时间轴
5、 交替按下AUTO 、NORM 、SGL/RST 三个键,感受屏幕的变化,最后按AUTO 键使扫描自动进行
6、 转动时间分度旋钮,感受水平扫描速度的变化,注意屏幕左上角的时间分度值变化,最后使
扫描成一直线
7、 打开函数信号发生器,输出任意一正弦波信号,并把信号接入到示波器的通道1信号输入端
【输入并显示信号】
8、 按CH1键打开通道1,使屏幕显示通道1的信号波形,留意屏幕左下角有标记1:表示通道1
已打开
9、 转动电压分度旋钮,感受波形高度的变化,注意屏幕左下角标记1:后面的电压值即为纵轴
上一格代表的电压,此旋钮同时也是一个按钮,按下后该旋钮即变为微调状态,在标记1:后面会多了一个>表示,再按一下即取消微调功能,测量数据时必须退出微调状态(上述第6项时间分度旋钮具有相同功能) 10、 来回转动垂直位置旋钮,把波形定位在中间高度 11、 按下GND 键若干次,观察并体会输入信号接地前后的变化
1电源
2 亮度 2 亮度
3 聚焦
4 A 模式,水平轴为时间轴
4 XY 模式,显示李萨如图形
5 单次扫描
5 非自动扫描 5 自动扫描
6 时间分度,按下为微调状态
7 信号输入端
8 打开通道1
9 纵轴分度,表示纵轴上一格代表多大电压
10 波形上下移动
11 输入信号接地,波形变为一水平线
【数据记录及处理】
1、 测量信号的电压和周期:
信号发生器
示波器
测量结果
频率/Hz 电表电压/V 输出衰减/dB Y 轴灵敏度(V/格) y (格) 扫描速度(s/格) x (格) UPP//V T/s
1000 2 0 2 1 0.001 1 2 0.001 500
2
0 1
2 0.001
2 2
0.002 1、测量三种不同波形信号的幅度、周期和频率
波形
正弦波 矩形波 三角波 函数发生器的显示参数
1kHz,1Vpp
10kHz,1Vpp
100kHz,1Vpp
观测的波形 间距测量法
Y 偏转因数K(mV/cm) 200 200 200 峰峰垂直距离y (cm )
5.00 5.00 5.00 峰峰电压Upp=k ·y (V ) 1.00 1.00 1.00 扫描速率P (μs/cm )
200 20 2.00 波长λ(cm ) 5.00 5.00 5.00 周期T=P ·λ(s μ) 1000 100 10 频率f=1/T(kHz) 1.00 10.0 100.0 光标测量法
峰峰电压Upp (V )
1.008 1.008 1.008 周期T=t ∆光标(s μ) 1004 100.4 10.04
频率f=1/T(kHz)
0.996
9.96
99.6 2、用李萨如图测量正弦信号频率
fx(Hz) (CH1) 100 Fy(HZ) (CH2)
50
100
300
李萨如图
X 方向切点数Nx 1 1 1 Y 方向切点数Ny 2
1
3
Ny/Nx 21 11 31 fx/fy 21
11
31