示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告5篇
隨著個(gè)人的素質(zhì)不斷提高，報(bào)告使用的次數(shù)愈發(fā)增長(zhǎng)，報(bào)告根據(jù)用途的不同也有著不同的類型。你所見(jiàn)過(guò)的報(bào)告是什么樣的呢？下面是小編為大家整理的示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧。
示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告1
一、【實(shí)驗(yàn)名稱】
示波器的使用
二、【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/strong>
1.了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握示波器的調(diào)節(jié)和使用方法
2.掌握用示波器觀察電信號(hào)波形的方法
3.學(xué)會(huì)使用雙蹤示波器觀察李薩如圖形和控制示波管工作的電路
三、【實(shí)驗(yàn)原理】
雙蹤示波器包括兩部分，由示波管和控制示波管的控制電路構(gòu)成
1.示波管 示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，內(nèi)部裝有電子槍和兩隊(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板，喇叭口的球面壁上涂有熒光物質(zhì)，構(gòu)成熒光屏，高速電子撞擊在熒光屏上會(huì)使熒光物質(zhì)發(fā)光，在熒光屏上就能看到一個(gè)亮點(diǎn)。Y偏轉(zhuǎn)板是水平放置的兩塊電極。在Y偏轉(zhuǎn)板上和X偏轉(zhuǎn)板上分別加上電壓，可以在熒光屏上得到相應(yīng)的圖形。
2.雙蹤示波器的原理
雙蹤示波器控制電路主要包括：電子開(kāi)關(guān)，垂直放大電路，水平放大電路，掃描發(fā)生器，同步電路，電源等；
其中，電子開(kāi)關(guān)使兩個(gè)待測(cè)電壓信號(hào)YCH1和YCH2周期性的輪流作用在Y偏轉(zhuǎn)板，這樣在熒光屏上忽而顯示YCH1信號(hào)波形，忽而顯示YCH2信號(hào)波形，由于熒光屏熒光物質(zhì)的余暉及人眼視覺(jué)滯留效應(yīng)，熒光屏上看到的是兩個(gè)波形。
如果正弦波與鋸齒波電壓的周期稍不同，屏上呈現(xiàn)的是一移動(dòng)的不穩(wěn)定圖形，這是因?yàn)閽呙栊盘?hào)的周期與被測(cè)信號(hào)的周期不一致或不呈整數(shù)倍，以致每次掃描開(kāi)始時(shí)波形曲線上的起點(diǎn)均不一樣所造成的，為了獲得一定數(shù)量的完整周期波形，示波器上設(shè)有“Time/div”調(diào)節(jié)旋鈕，用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波電壓的周期，使之與被測(cè)信號(hào)的周期呈合適的關(guān)系，從而顯示出完整周期的正弦波性。（看到穩(wěn)定波形的條件：只有一個(gè)信號(hào)同步）
當(dāng)掃描信號(hào)的周期與被測(cè)信號(hào)的周期一致或是整數(shù)倍，屏上一般會(huì)顯示出完整周期的正弦波形，但由于環(huán)境或其他因素的影響，波形會(huì)移動(dòng)，為此示波器內(nèi)裝有掃描同步電路，同步電路從垂直放大電路中取出部分待測(cè)信號(hào)，輸入到掃描發(fā)生器，迫使鋸齒波與待測(cè)信號(hào)同步，此稱為“內(nèi)同步”；反之則為“外同步”。操作時(shí)，使用“電平旋鈕”，改變觸發(fā)電勢(shì)高度，當(dāng)待測(cè)電壓達(dá)到觸發(fā)電平時(shí)，開(kāi)始掃描，直到一個(gè)掃描周期結(jié)束。但如果觸發(fā)電勢(shì)超出所顯示波形最高點(diǎn)或最低點(diǎn)的范圍，則掃描電壓消失，掃描停止。
3.示波器顯示波形原理
如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏轉(zhuǎn)板加上示波器內(nèi)部的鋸齒波，當(dāng)鋸齒波電壓的變化周期相等時(shí)，則在熒光屏上顯示出完整的正弦波形。
4.李薩如圖形的基本原理
如果在示波器的Y偏轉(zhuǎn)板上加上正弦波，在X偏轉(zhuǎn)板上加上另一正弦波，則當(dāng)兩正弦波信號(hào)的頻率比為簡(jiǎn)單整數(shù)比時(shí)，在熒光屏上將得到李薩如圖形。
四、【儀器用具】：
信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波頭、探頭
五、【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
幾種李薩如圖形
nxny分別代表圖形在水平或垂直方向的切點(diǎn)數(shù)量
nx/ny=1/2 nx/ny=1/3 nx/ny=2/3 nx/ny=3/4
3.觀察李薩如圖形
a.開(kāi)通CH2及相應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器
b.調(diào)節(jié)該信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，直至觀察到第二條穩(wěn)定的正弦波
c.按下“HOR1 MENU”+F5（將CH2信號(hào)從γ輸入）
d.再次調(diào)節(jié)頻率，使得fx/fy分別等于1:1,1:2,1:3，畫下圖形
六、【數(shù)據(jù)處理】
七、【實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析小結(jié)】
示波器使顯示電壓隨時(shí)間變化的測(cè)試儀器，也就是電壓波形，是電子測(cè)試中最基礎(chǔ)也是最重要的儀器（以電子槍結(jié)構(gòu)和人臉滯留效應(yīng)為基礎(chǔ)）。利用示波器，可以觀測(cè)和比較單次過(guò)程和非周期現(xiàn)象、低頻和慢速信號(hào)，以及不同時(shí)間不同地點(diǎn)觀測(cè)到的信號(hào)。示波器的原理已應(yīng)用于生活中的各類顯示屏上，極大地影響人類的生活。
在醫(yī)學(xué)方面，示波器主要用于各類影像圖形的呈現(xiàn)，如心電圖、CT、X光、核磁共振等。學(xué)習(xí)示波器的使用可以為以后的臨床工作增加經(jīng)驗(yàn)。
八、【誤差分析】
1.桌面振動(dòng)造成的影響。
2.示波器上顯示的熒光線較粗，取電壓值時(shí)的熒光線間寬度不準(zhǔn)，使電壓值不準(zhǔn)。
3.取正弦周期時(shí)肉眼調(diào)節(jié)兩熒光線間寬度不準(zhǔn)，導(dǎo)致周期測(cè)定不準(zhǔn)確。
4.在選確定fy的值時(shí)上下跳動(dòng)，可能造成取值不準(zhǔn)。
5.機(jī)器系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差。
九、【思考與討論】
1.簡(jiǎn)述示波器顯示u-t圖形（即電信號(hào)波形）的原理。
答：示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏幕上，就可以產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)直流電壓加到一對(duì)偏轉(zhuǎn)板上時(shí)，將使光點(diǎn)在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)固定位移，該位移的大小與所加直流電壓成正比。如果分別將兩個(gè)直流電壓同時(shí)加到垂直和水平兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上時(shí)，則熒光屏上的光點(diǎn)位置就由兩個(gè)方向的位移所共同決定。在被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線,即u-t曲線。
2.怎樣用示波器定量地測(cè)量交流信號(hào)的電壓有效值和頻率？
答：用光標(biāo)法。
調(diào)節(jié)波形上下移動(dòng)鍵，使一條水平線對(duì)準(zhǔn)波谷或波峰，計(jì)算峰-峰值，除以二就是振幅，再除以√2（1.414）就是有效值。
3.觀察兩個(gè)信號(hào)的合成李薩如圖形時(shí)，應(yīng)如何操作示波器？
答：a.開(kāi)通CH2及相應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器fy
b.調(diào)節(jié)該信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，直至觀察到第二條穩(wěn)定的正弦波
c.按下“HOR1 MENU”+F5（將CH2信號(hào)從γ輸入）
4.為了使李薩如圖形穩(wěn)定下來(lái)，能否使用示波器上的同步旋鈕？為什么？
答：不能。因?yàn)槔钏_如圖形實(shí)際上是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)在x軸、y軸上振動(dòng)形成的；同步旋鈕是使每次掃描都掃描在同一個(gè)起始相位，使一個(gè)示波器內(nèi)只有一個(gè)穩(wěn)定的圖形。（例：當(dāng)你測(cè)正弦波時(shí)示波器內(nèi)有多個(gè)波形，這時(shí)就可以調(diào)節(jié)同步旋鈕）但從李薩如圖形的形成原理來(lái)看，調(diào)節(jié)同步旋鈕不能使它穩(wěn)定下來(lái)。
5.用示波器觀測(cè)周期為0.2ms的正弦電壓，若在熒光屏上呈現(xiàn)了3個(gè)完整而穩(wěn)定的正弦波形，掃描電壓的周期等于多少毫秒？
答： 0.2×3=0.6ms，所以周期是0.06ms.
示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告2
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/strong>
�。�1）了解示波器的基本工作原理。
�。�2）學(xué)習(xí)示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法。
�。�3）學(xué)習(xí)用示波器觀察信號(hào)波形和利用示波器測(cè)量信號(hào)頻率的方法。
二、 實(shí)驗(yàn)原理：
1) 示波器的基本組成部分：示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。
2) 示波管左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場(chǎng)加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物發(fā)光形成一亮點(diǎn)。亮點(diǎn)在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下，位置也隨之改變。在一定范圍內(nèi)，亮點(diǎn)的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。
3) 示波器顯示波形的原理：如果在X軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的是一條水平線，如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而X軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子束的亮點(diǎn)在縱方向隨時(shí)間作正弦式振蕩，在橫方向不動(dòng)。我們看到的將是一條垂直的亮線，如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在X軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點(diǎn)將同時(shí)進(jìn)行方向互相垂直的兩種位移，兩個(gè)方向的位移合成就描出了正弦圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期（頻率）相同，這個(gè)正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯(cuò)開(kāi)，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動(dòng)的圖形，甚至很復(fù)雜的圖形。要使顯示的波形穩(wěn)定，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波；Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與X軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率的比值必須是整數(shù)。示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)，但光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠準(zhǔn)確，所以在示波器內(nèi)部加裝了自動(dòng)頻率跟蹤的裝置，稱為“同步”。在人工調(diào)節(jié)接近滿足式頻率整數(shù)倍時(shí)條件下，再加入“同步”的作用，掃描電壓的周期就能準(zhǔn)確等于待測(cè)電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形。
4) 李薩如圖形的基本原理：如果同時(shí)從示波器的x軸和y軸輸入頻率相同或成簡(jiǎn)單整數(shù)比的兩 個(gè)正弦電壓，則屏幕上將呈現(xiàn)出特殊形狀的、穩(wěn)定的光點(diǎn)軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。李薩如圖形的形成規(guī)律為：如果沿x，y分別作一條直線，水平方向的直線做多可得的交點(diǎn)數(shù)為N（x），豎直方向最多可得的交點(diǎn)數(shù)為N（y），則x和y方向輸入的兩正弦波的頻率之比為 f（x）：f（y）=N（y）：N（x）。
三、 實(shí)驗(yàn)儀器：
示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
四、 實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟：
(一) 示波器的使用與調(diào)節(jié)
1) 將各控制旋鈕置于相關(guān)位置。
2) 接通電源，按下面板左下角的“POWER”鈕，指示燈亮，稍待片刻，儀器進(jìn)入正常工作狀 態(tài)。
3) 經(jīng)示波管燈絲預(yù)熱后，屏上出現(xiàn)綠色亮點(diǎn)，調(diào)節(jié)INTEN、FOCUS、POSITION，使亮點(diǎn)清晰。
4) 將TIME/DIV逐漸旋到2ms或5ms，觀察光點(diǎn)由慢變快移動(dòng)，直至屏上顯示一條穩(wěn)定的水 平掃描線，按(3)使線清晰。
(二) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1) 觀察正弦波波長(zhǎng)：
a)將AC GND DC轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于AC
b)講面板右上角的SOURCE置于CH2
c)將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的50Hz信號(hào)源直接輸入CH2-Y輸入端（紅插頭應(yīng)接函數(shù)發(fā)生器輸出的紅接線柱）
d)屏上顯示出正弦波（調(diào)V/DIV調(diào)節(jié)大小，TIME/DIV掃描開(kāi)關(guān)使之出現(xiàn)正弦波，IEVEL使波形穩(wěn)定）
e)改變掃描電壓的頻率(TIME/DIV)觀察正弦波得變化，使屏上出現(xiàn)多個(gè)完整的波形圖。
2) 觀察并描繪李薩如圖形，測(cè)量正弦信號(hào)頻率。
利用利薩如圖測(cè)正弦電壓的頻率基本原理
通過(guò)觀察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對(duì)比的方法稱之為利薩如圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測(cè)正弦信號(hào)fx加到y(tǒng)偏轉(zhuǎn)板，將參考正弦信號(hào)fx加到x偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)兩者的頻率之比f(wàn)y/fx是整數(shù)時(shí)，在熒光屏上將出現(xiàn)利薩如圖。
不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個(gè)電壓信號(hào)頻率比的條件是屏上出現(xiàn)了利薩如圖形穩(wěn)定不動(dòng)，方法是對(duì)穩(wěn)定不動(dòng)的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設(shè)水平線上的切點(diǎn)數(shù)最多為Nx，豎直線上的切點(diǎn)數(shù)最多為Ny，則
fy/fx=Nx/Ny
圖1 李薩如圖與信號(hào)頻率的關(guān)系
圖2 fx/fy=1：1時(shí)李薩如圖與信號(hào)相位差的關(guān)系
五、數(shù)據(jù)記錄及處理：
用李薩如圖測(cè)量正弦信號(hào)頻率
六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) ：
1．信號(hào)發(fā)生器、示波器預(yù)熱3分鐘以后才能正常工作。
2．測(cè)信號(hào)電壓時(shí)，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)順時(shí)針旋足（校正位置）；測(cè)信號(hào)周期時(shí)，一定要將掃描速率旋紐的微調(diào)順時(shí)針旋足（校正位置）；
3．不要頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)，示波器上光點(diǎn)的亮度不可調(diào)得太強(qiáng)，也不能讓亮點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間停在熒光屏的一點(diǎn)上，如果暫時(shí)不用，把輝度降到最低即可。
4．轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕和按鍵時(shí)必須有的放矢，不要將開(kāi)關(guān)和旋鈕強(qiáng)行旋轉(zhuǎn)、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合方式類似于掛口燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。
七、趣味物理實(shí)驗(yàn)心得：
一個(gè)學(xué)期就要過(guò)去了，在本學(xué)期里，老師又教了很多實(shí)驗(yàn)，我做了許多類型的實(shí)驗(yàn)，讓我受益匪淺，我又學(xué)會(huì)了很多東西，其中很多知識(shí)在平時(shí)的學(xué)習(xí)中都是無(wú)法學(xué)習(xí)到的，其中很多實(shí)驗(yàn)都開(kāi)闊了我們的視野，讓我們獲得了許多平時(shí)課堂上得不到的知識(shí)。
通過(guò)高中以及大學(xué)兩個(gè)學(xué)期的物理實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，我們學(xué)到的許多理論都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，也學(xué)到了許多物理課上沒(méi)有教到的理論。很多實(shí)驗(yàn)都是需要花費(fèi)許多心思去學(xué)習(xí)的，也是非常復(fù)雜的。經(jīng)過(guò)這一年的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，讓我收獲多多。想要做好物理實(shí)驗(yàn)容不得半點(diǎn)馬虎，她培養(yǎng)了我們耐心、信心和恒心。當(dāng)然，我也發(fā)現(xiàn)了我存在的很多不足。我的動(dòng)手能力還不夠強(qiáng)，當(dāng)有些實(shí)驗(yàn)需要比較強(qiáng)的動(dòng)手能力的時(shí)侯我還不能從容應(yīng)對(duì)，實(shí)驗(yàn)就是為了讓你動(dòng)手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的東西�，F(xiàn)在，大學(xué)生的動(dòng)手能力越來(lái)越被人們重視，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)正好為我們提供了這一平臺(tái)讓我們?nèi)ュ憻捵约旱膭?dòng)手能力。我的學(xué)習(xí)方式還有待改善，當(dāng)面對(duì)一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)時(shí)我還不能很快很好的完成。偉大的科學(xué)家之所以偉大就是他們利用實(shí)驗(yàn)證明了他們的偉大。唯有實(shí)驗(yàn)才是檢驗(yàn)理論正確與否的'唯一方法。為了要使你的理論被人接受，你必須用事實(shí)來(lái)證明。
示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告3
【實(shí)驗(yàn)題目】示波器的原理和使用
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/strong>
1.了解示波器的基本機(jī)構(gòu)和工作原理，掌握使用示波器和信號(hào)發(fā)生器的基本方法。
2.學(xué)會(huì)使用示波器觀測(cè)電信號(hào)波形和電壓副值以及頻率。
3.學(xué)會(huì)使用示波器觀察李薩如圖并測(cè)頻率。
【實(shí)驗(yàn)原理】
1.示波器都包括幾個(gè)基本組成部分：
示波管(陰極射線管)、垂直放大電路(Y放大)、水平放大電路(X放大)、掃描信號(hào)電路(鋸齒波發(fā)生器)、同步電路、電源等。
2.李薩如圖形的原理：
如果示波器的X和Y輸入時(shí)頻率相同或成簡(jiǎn)單整數(shù)比的兩個(gè)正弦電壓，則熒光屏上將呈現(xiàn)特殊的光點(diǎn)軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。
如果作一個(gè)限制光點(diǎn)x、y方向變化范圍的假想方框，則圖形與此框相切時(shí)，橫邊上的切點(diǎn)數(shù)nx與豎邊上的切點(diǎn)數(shù)ny之比恰好等于Y與X輸入的兩正弦信號(hào)的頻率之比，即fy:fx=nx:ny。
【實(shí)驗(yàn)儀器】
示波器×1，信號(hào)發(fā)生器×2，信號(hào)線×2。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1.基礎(chǔ)操作：
了解示波器工作原理的基礎(chǔ)上閱讀所用機(jī)器的說(shuō)明書，了解每個(gè)旋鈕的作用。其中最主要也是經(jīng)常使用的旋鈕為橫向和縱向兩個(gè)。橫向旋鈕是控制掃描時(shí)間的旋鈕，調(diào)節(jié)時(shí)表現(xiàn)為熒光屏上顯示波形發(fā)生橫向的壓縮或展開(kāi);縱向旋鈕是調(diào)節(jié)垂直放大電路的旋鈕，調(diào)節(jié)時(shí)表現(xiàn)為熒光屏上顯示波形發(fā)生縱向的展開(kāi)或壓縮，次旋鈕為兩個(gè)，分別控制示波器的兩個(gè)輸入信號(hào)。
明確操作步驟及注意事項(xiàng)后，接通示波器電源開(kāi)關(guān)。先找到掃描線并調(diào)至清晰。
2.觀測(cè)李薩如圖形：
向CH1、CH2分別輸入兩個(gè)信號(hào)源的正弦波，“掃描時(shí)間”的“粗調(diào)”旋鈕置于“X-Y”方式(即使兩路信號(hào)進(jìn)行合成)。調(diào)出不同比值的李薩如圖形來(lái)，畫出草圖，并分析圖形的特點(diǎn)與兩個(gè)信號(hào)頻率之間的關(guān)系。繪出所觀察到的各種頻率比的李薩如圖形。
設(shè)fx=1000Hz為約定真值，依次求出另一信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率fy，并與該信號(hào)發(fā)生器讀數(shù)值f′y進(jìn)行比較，一一求出它們的相對(duì)誤差。
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】
【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】
【誤差分析】
1.兩臺(tái)信號(hào)發(fā)生器不協(xié)調(diào)。
2.桌面振動(dòng)造成的影響。
3.示波器上顯示的熒光線較粗，取電壓值時(shí)的熒光線間寬度不準(zhǔn)，使電壓值不準(zhǔn)。
4.取正弦周期時(shí)肉眼調(diào)節(jié)兩熒光線間寬度不準(zhǔn)，導(dǎo)致周期不準(zhǔn)。
5.機(jī)器系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差。
6.fy選取時(shí)上下跳動(dòng)，可能取值不準(zhǔn)。
相關(guān)知識(shí)
1示波器工作原理
示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。
1.1示波管
陰極射線管(CRT)簡(jiǎn)稱示波管，是示波器的核心。它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。正如圖1所示，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個(gè)真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個(gè)完整的示波管。
1.熒光屏
現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過(guò)鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點(diǎn)。鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點(diǎn)的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當(dāng)電子停止轟擊后，亮點(diǎn)不能立即消失而要保留一段時(shí)間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10%所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做“余輝時(shí)間”。余輝時(shí)間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0.1s為中余輝，0.1s-1s為長(zhǎng)余輝，大于1s為極長(zhǎng)余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長(zhǎng)余輝。
由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護(hù)人的眼睛。
2.電子槍及聚焦
電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽(yáng)極(A1)和第二陽(yáng)極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個(gè)頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對(duì)陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運(yùn)動(dòng)初速度大的少量電子，在陽(yáng)極電壓的作用下能穿過(guò)柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過(guò)低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮點(diǎn)的輝度。第一陽(yáng)極、第二陽(yáng)極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個(gè)金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對(duì)陰極電子奔向熒光屏起加速作用。
電子束從陰極奔向熒光屏的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)兩次聚焦過(guò)程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極A2的電位，能使電子束正好會(huì)聚于熒光屏上的一點(diǎn)，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時(shí)調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽(yáng)極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。
3.偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點(diǎn)隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測(cè)信號(hào)經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場(chǎng)，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。
4.示波管的電源
為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽(yáng)極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽(yáng)極與前加速極相連，對(duì)陰極為正高壓(約+1000V)，相對(duì)于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。
1.2示波器的基本組成
從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個(gè)電子信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)f(t)，它隨時(shí)間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)與時(shí)間變量成正比的電壓，在y軸加上被測(cè)信號(hào)(經(jīng)過(guò)比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會(huì)顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的圖形。電信號(hào)中，在一段時(shí)間內(nèi)與時(shí)間變量成正比的信號(hào)是鋸齒波。
示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。
被測(cè)信號(hào)①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號(hào)②和③。經(jīng)延遲級(jí)延遲Г1時(shí)間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號(hào)④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測(cè)信號(hào)③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路，在引入信號(hào)的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動(dòng)鋸齒波掃描電路(時(shí)基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲Г2，為保證Y軸信號(hào)到達(dá)熒光屏之前X軸開(kāi)始掃描，Y軸的延遲時(shí)間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時(shí)間Г2。掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進(jìn)行抹跡。
以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開(kāi)關(guān)將Y軸輸入的兩個(gè)不同的被測(cè)信號(hào)分別
顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺(jué)暫留作用，當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后，看到的是兩個(gè)穩(wěn)定的、清晰的信號(hào)波形。
示波器中往往有一個(gè)精確穩(wěn)定的方波信號(hào)發(fā)生器，供校驗(yàn)示波器用。
2示波器使用
本節(jié)介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號(hào)很多，功能也不同。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節(jié)不針對(duì)某一型號(hào)的示波器，只是從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的常用功能。
2.1熒光屏
熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號(hào)波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0%，10%，90%，100%等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10%，90%標(biāo)志，供測(cè)直流電平、交流信號(hào)幅度、延遲時(shí)間等參數(shù)使用。根據(jù)被測(cè)信號(hào)在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(V/DIV，TIME/DIV)能得出電壓值與時(shí)間值。
2.2示波管和電源系統(tǒng)
1.電源(Power)
示波器主電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)此開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電源指示燈亮，表示電源接通。
2.輝度(Intensity)
旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點(diǎn)和掃描線的亮度。觀察低頻信號(hào)時(shí)可小些，高頻信號(hào)時(shí)大些。
一般不應(yīng)太亮，以保護(hù)熒光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態(tài)。
4.標(biāo)尺亮度(Illuminance)
此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。室內(nèi)光線不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。
2.3垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)
1.垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS/DIV)和微調(diào)
在單位輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對(duì)X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。實(shí)際上因習(xí)慣用法和測(cè)量電壓讀數(shù)的方便，有時(shí)也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。
蹤示波器中每個(gè)通道各有一個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開(kāi)關(guān)。一般按1，2，5方式從5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開(kāi)關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開(kāi)關(guān)置于1V/DIV檔時(shí)，如果屏幕上信號(hào)光點(diǎn)移動(dòng)一格，則代表輸入信號(hào)電壓變化1V。
每個(gè)波段開(kāi)關(guān)上往往還有一個(gè)小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時(shí)針?lè)较蛐降�，處于“校�?zhǔn)”位置，此時(shí)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開(kāi)關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會(huì)造成與波段開(kāi)關(guān)的指示值不一致，這點(diǎn)應(yīng)引起注意。許多示波器具有垂直擴(kuò)展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時(shí)，垂直靈敏度擴(kuò)大若干倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小若干倍)。例如，如果波段開(kāi)關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV，采用×5擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0.2V/DIV。
在做數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏幕上被測(cè)信號(hào)的垂直移動(dòng)距離與+5V信號(hào)的垂直移動(dòng)距離之比常被用于判斷被測(cè)信號(hào)的電壓值。
2.時(shí)基選擇(TIME/DIV)和微調(diào)
時(shí)基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時(shí)基選擇也通過(guò)一個(gè)波段開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，按1、2、5方式把時(shí)基分為若干檔。波段開(kāi)關(guān)的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)一個(gè)格的時(shí)間值。例如在1μS/DIV檔，光點(diǎn)在屏上移動(dòng)一格代表時(shí)間值1μS。
“微調(diào)”旋鈕用于時(shí)基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時(shí)針?lè)较蛐降滋幱谛?zhǔn)位置時(shí)，屏幕上顯示的時(shí)基值與波段開(kāi)關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對(duì)時(shí)基微調(diào)。旋鈕拔出后處于掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。通常為×10擴(kuò)展，即水平靈敏度擴(kuò)大10倍，時(shí)基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)下熒光屏上水平一格代表的時(shí)間值等于2μS×(1/10)=0.2μS
示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源CAL，專門用于校準(zhǔn)示波器的時(shí)基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如COS5041型示波器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源提供一個(gè)VP-P=2V,f=1kHz的方波信號(hào)。
示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動(dòng)信號(hào)波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動(dòng)信號(hào)波形。
2.4輸入通道和輸入耦合選擇
1.輸入通道選擇
輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時(shí)，示波器僅顯示通道1的信號(hào)。選擇通道2時(shí)，示波器僅顯示通道2的信號(hào)。選擇雙通道時(shí)，示波器同時(shí)顯示通道1信號(hào)和通道2信號(hào)。測(cè)試信號(hào)時(shí)，首先要將示波器的地與被測(cè)電路的地連接在一起。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)通道插座上，示波器探頭上的地與被測(cè)電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測(cè)點(diǎn)。示波器探頭上有一雙位開(kāi)關(guān)。此開(kāi)關(guān)撥到“×1”位置時(shí)，被測(cè)信號(hào)無(wú)衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號(hào)的實(shí)際電壓值。此開(kāi)關(guān)撥到“×10"位置時(shí)，被測(cè)信號(hào)衰減為1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號(hào)的實(shí)際電壓值。
2.輸入耦合方式
輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當(dāng)選擇“地”時(shí)，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測(cè)定信號(hào)直流絕對(duì)值和觀測(cè)極低頻信號(hào)。交流耦合用于觀測(cè)交流和含有直流成分的交流信號(hào)。在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，一般選擇“直流”方式，以便觀測(cè)信號(hào)的絕對(duì)電壓值。
2.5觸發(fā)
第一節(jié)指出，被測(cè)信號(hào)從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動(dòng)光點(diǎn)在熒光屏上按比例沿垂直方向移動(dòng);另一部分分流到x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使光點(diǎn)沿水平方向移動(dòng)，兩者合一，光點(diǎn)在熒光屏上描繪出的圖形就是被測(cè)信號(hào)圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號(hào)波形，掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。
1.觸發(fā)源(Source)選擇
要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測(cè)信號(hào)本身或者與被測(cè)信號(hào)有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號(hào)加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號(hào)由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)內(nèi)觸發(fā)使用被測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號(hào)本身是被測(cè)信號(hào)的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號(hào)。
電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)。這種方法在測(cè)量與交流電源頻率有關(guān)的信號(hào)時(shí)是有效的。特別在測(cè)量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時(shí)更為有效。
外觸發(fā)使用外加信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，外加信號(hào)從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號(hào)與被測(cè)信號(hào)間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測(cè)信號(hào)沒(méi)有用作觸發(fā)信號(hào)，所以何時(shí)開(kāi)始掃描與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)。
正確選擇觸發(fā)信號(hào)對(duì)波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測(cè)量中，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的周期信號(hào)而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對(duì)于一個(gè)具有復(fù)雜周期的信號(hào)，且存在一個(gè)與它有周期關(guān)系的信號(hào)時(shí)，選用外觸發(fā)可能更好。
2.觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇
觸發(fā)信號(hào)到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號(hào)的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。
AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號(hào)的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時(shí)使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號(hào)的頻率小于10Hz，會(huì)造成觸發(fā)困難。
直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號(hào)的直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)的頻率較低或者觸發(fā)信號(hào)的占空比很大時(shí)，使用直流耦合較好。
低頻抑制(LFR)觸發(fā)時(shí)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)信號(hào)通過(guò)低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會(huì)。
3.觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)
觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測(cè)信號(hào)同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號(hào)超過(guò)由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時(shí)，掃描即被觸發(fā)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升;逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位置時(shí)，觸發(fā)電平自動(dòng)保持在觸發(fā)信號(hào)的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號(hào)波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時(shí)間(掃描暫停時(shí)間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。
極性開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇觸發(fā)信號(hào)的極性。撥在“+”位置上時(shí)，在信號(hào)增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時(shí)，在信號(hào)減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)。
2.6掃描方式(SweepMode)
掃描有自動(dòng)(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。
自動(dòng)：當(dāng)無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入，或者觸發(fā)信號(hào)頻率低于50Hz時(shí)，掃描為自激方式。
常態(tài)：當(dāng)無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒(méi)有掃描線。觸發(fā)信號(hào)到來(lái)后，觸發(fā)掃描。
單次：?jiǎn)未伟粹o類似復(fù)位開(kāi)關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時(shí)掃描電路復(fù)位，此時(shí)準(zhǔn)備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號(hào)到來(lái)后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈滅。單次掃描用于觀測(cè)非周期信號(hào)或者單次瞬變信號(hào)，往往需要對(duì)波形拍照。
上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復(fù)雜的功能，如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應(yīng)用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，判斷一個(gè)脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時(shí)，用邏輯筆就簡(jiǎn)單的多;測(cè)量單脈沖脈寬時(shí)，用邏輯分析儀更好一些。
示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告4
示波器的使用
預(yù)習(xí)思考題
1.示波器的功能是什么?
2.掃描同步如何理解?
3.什么是李薩如圖?
1.電子示波器是用來(lái)直接顯示，觀察和測(cè)量電壓波形機(jī)器參數(shù)的電子儀器。
2.用每一個(gè)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生于同觸發(fā)電壓所對(duì)應(yīng)的觸發(fā)信號(hào)的同相位點(diǎn)，故每次掃描起點(diǎn)會(huì)準(zhǔn)確地落在同相位點(diǎn)于是每次掃描的起始點(diǎn)會(huì)準(zhǔn)確地落在同相位點(diǎn)，于是每次掃描出的波形完全重復(fù)而穩(wěn)定地顯示被測(cè)波的波形。就是觸發(fā)掃描實(shí)現(xiàn)同步的原理。
3.當(dāng)示波器在Y軸與X軸同時(shí)輸入正弦信號(hào)電壓且他們的頻率式簡(jiǎn)單的整數(shù)比時(shí)熒光屏上出現(xiàn)各式各樣的圖形這類圖形稱作“李薩如圖”
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄
實(shí)驗(yàn)儀器：
YB4320F雙追蹤示波器，SG1642函數(shù)信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)步驟：
1.用示波器觀察信號(hào)波形
(1)調(diào)節(jié)掃描旋鈕，使示波器的掃描線至長(zhǎng)短適當(dāng)?shù)姆�(wěn)定水平亮線
(2)將信號(hào)發(fā)生器接到ch1或ch2輸入上，頻率選用數(shù)百或數(shù)千赫茲方式開(kāi)關(guān)及觸發(fā)源開(kāi)關(guān)的位置與信號(hào)輸入通道一致的出穩(wěn)定的波形。
(3)改變輸入信號(hào)電壓的波形，如正弦波，三角波，方波調(diào)節(jié)掃描微調(diào)，以得到2個(gè)
(4)可以在調(diào)節(jié)其他該掃描熟悉示波器2.用李薩如圖測(cè)定頻率
(1)當(dāng)示波器在Y軸與X軸同時(shí)輸入正弦信號(hào)電壓，且他們的頻率式簡(jiǎn)單的整數(shù)比的的熒光屏上出現(xiàn)各種形式的圖形，這類圖形稱作“李薩如圖”
(2)當(dāng)fg:fx=1:1時(shí)輸入fg=50hz.fx=50hz，繪出一種李薩如圖
(3)當(dāng)fg:fx=1:2時(shí)輸入fg=300hz.fx=200hz，繪出一種李薩如圖
數(shù)據(jù)處理如上
思考題
1.示波器為接通前，有那些注意事項(xiàng)?
2.波形不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)那個(gè)旋鈕?
3.為了觀察李薩如圖，應(yīng)該怎樣設(shè)置按鈕?
4.欲關(guān)閉示波器，首先應(yīng)把那個(gè)旋鈕扭到最小?
1、確定是否接地
2、是否正確連接探頭
3、查看所有的終端額定值
4、在是使用一個(gè)通道的情況下觸發(fā)源選的通用一致
5、應(yīng)調(diào)節(jié)水平微調(diào)使之穩(wěn)定，再調(diào)節(jié)CH通道
6、首先示波器應(yīng)該在XY軸輸入正弦電壓，且加上fg與fx上的頻率成整數(shù)比
7、將示波器探頭脫開(kāi)測(cè)量電路，將輸入選擇開(kāi)關(guān)，達(dá)到接地位置，關(guān)機(jī)，如果是模擬示波器的話，需要將聚集旋鈕和亮度旋鈕調(diào)低，然后在關(guān)閉電源。
示波器的使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告
示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告5
一、 【實(shí)驗(yàn)名稱】
超聲波聲速的測(cè)量
二、 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/strong>
1、了解聲速的測(cè)量原理
2、學(xué)習(xí)示波器的原理與使用
3、學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)
三、 【儀器用具】
1、SV-DH-3型聲速測(cè)定儀段（資產(chǎn)編號(hào)）
2、雙蹤示波器（資產(chǎn)編號(hào)）
3、SVX-3型聲速測(cè)定信號(hào)源（資產(chǎn)編號(hào)）
四、 【儀器用具】
1.超聲波與壓電陶瓷換能器
頻率20Hz-20kHz的機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中傳播形成聲波，高于20kHz稱為超聲波，超聲波的傳播速度就是聲波的傳播速度，而超聲波具有波長(zhǎng)短，易于定向發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，聲速實(shí)驗(yàn)所采用的聲波頻率一般都在20～60kHz之間。在此頻率范圍內(nèi)，采用壓電陶瓷換能器作為聲波的發(fā)射器、接收器效果最佳。
圖1縱向換能器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
壓電陶瓷換能器根據(jù)它的工作方式，分為縱向（振動(dòng)）換能器、徑向（振動(dòng)）換能器及彎曲振動(dòng)換能器。聲速教學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用的大多數(shù)采用縱向換能器。圖1為縱向換能器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
2.共振干涉法（駐波法）測(cè)量聲速
假設(shè)在無(wú)限聲場(chǎng)中，僅有一個(gè)點(diǎn)聲源S1（發(fā)射換能器）和一個(gè)接收平面（接收換能器S2）。當(dāng)點(diǎn)聲源發(fā)出聲波后，在此聲場(chǎng)中只有一個(gè)反射面（即接收換能器平面），并且只產(chǎn)生一次反射。
在上述假設(shè)條件下，發(fā)射波ξ1=Acos（ωt+2πx /λ)。在S2處產(chǎn)生反射，反射波ξ2=A1cos（ωt+2πx /λ)，信號(hào)相位與ξ1相反，幅度A1＜A。ξ1與ξ2在反射平面相交疊加，3合成波束ξξ3=ξ1+ξ2=(A1+A2）cos（ωt-2πx /λ)+A1cos（ωt+2πx /λ) =A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos（ωt - 2πx /λ)
由此可見(jiàn)，合成后的波束ξ3在幅度上，具有隨cos(2πx /λ)呈周期變化的特性，在相位上，具有隨(2πx /λ)呈周期變化的特性。
圖4所示波形顯示了疊加后的聲波幅度，隨距離按cos(2πx /λ)變化的特征。
發(fā)射換能器與接收換能器之間的距離
圖2換能器間距與合成幅度
實(shí)驗(yàn)裝置按圖7所示，圖中S1和S2為壓電陶瓷換能器。S1作為聲波發(fā)射器，它由信號(hào)源供給頻率為數(shù)十千赫的交流電信號(hào)，由逆壓電效應(yīng)發(fā)出一平面超聲波；而S2則作為聲波的接收器，壓電效應(yīng)將接收到的聲壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。將它輸入示波器，我們就可看到一組由聲壓信號(hào)產(chǎn)生的正弦波形。由于S2在接收聲波的同時(shí)還能反射一部分超聲波，接收的聲波、發(fā)射的聲波振幅雖有差異，但二者周期相同且在同一線上沿相反方向傳播，二者在S1和S2區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了波的干涉，形成駐波。我們?cè)谑静ㄆ魃嫌^察到的實(shí)際上是這兩個(gè)相干波合成后在聲波接收器S2處的振動(dòng)情況。移動(dòng)S2位置（即改變S1和S2
之間的距離），你從示
波器顯示上會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)S2在某此位置時(shí)振幅有最小值。根據(jù)波的干涉理論可以知道：任何二相鄰的振幅最大值的位置之間（或二相鄰的振幅最小值的位置之間）的距離均為λ/ 2。為了測(cè)量聲波的波長(zhǎng)，可以在一邊觀察示波器上聲壓振幅值的同時(shí)，緩慢的改變S1和S2之間的距離。示波器上就可以看到聲振動(dòng)幅值不斷地由最大變到最小再變到最大，二相鄰的振幅最大之間的距離為λ/2；S2移動(dòng)過(guò)的距離亦為λ/2。超聲換能器S2至S1之間的距離的改變可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪
來(lái)實(shí)現(xiàn)，而超聲波的頻率又可由聲速測(cè)試儀信號(hào)源頻率顯示窗口直接讀出。
圖3用李薩如圖觀察相位變化
在連續(xù)多次測(cè)量相隔半波長(zhǎng)的S2的位置變化及聲波頻率f以后，我們可運(yùn)用測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出聲速，用逐差法處理測(cè)量的數(shù)據(jù)。
3.相位法測(cè)量原理
由前述可知入射波ξ1與反射波ξ2疊加，形成波束ξ3即ξ3 =A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos（ωt - 2πx /λ)即對(duì)于波束：ξ1 =Acos（ωt - 2πx /λ)
由此可見(jiàn)，在經(jīng)過(guò)△x距離后，接收到的余弦波與原來(lái)位置處的相位差（相移）為θ= 2π △x /λ。如圖5所示。因此能通過(guò)示波器，用李薩如圖法觀察測(cè)出聲波的波長(zhǎng)。
4.時(shí)差法測(cè)量原理
連續(xù)波經(jīng)脈沖調(diào)制后由發(fā)射換能器發(fā)射至被測(cè)介質(zhì)中，聲波在介質(zhì)中傳播，經(jīng)過(guò)t時(shí)
間后，到達(dá)L距離處的接收換能器。由運(yùn)動(dòng)定律可知，聲波在介質(zhì)中傳播的速度可由以下公式求出：
速度V=距離L/時(shí)間t
圖4發(fā)射波與接收波
通過(guò)測(cè)量二換能器發(fā)射接收平面之間距離L和時(shí)間t ,就可以計(jì)算出當(dāng)前介質(zhì)下的聲波傳播速度。五、【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1.儀器在使用之前，加電開(kāi)機(jī)預(yù)熱15min。在接通市電后，自動(dòng)工作在連續(xù)波方式，選擇的介質(zhì)為空氣的初始狀態(tài)。
2.駐波法測(cè)量聲速。 2.1測(cè)量裝置的連接：
圖5駐波法、相位法連線圖
如圖5所示，信號(hào)源面板上的發(fā)射端換能器接口（S1），用于輸出一定頻率的功率信號(hào)，請(qǐng)接至測(cè)試架的發(fā)射換能器（S1）；信號(hào)源面板上的發(fā)射端的發(fā)射波形Y1，請(qǐng)接至雙蹤示波器的CH1（Y1），用于觀察發(fā)射波形；接收換能器（S2）的輸出接至示波器的CH2（Y2）
2.2測(cè)定壓電陶瓷換能器的最佳工作點(diǎn)
只有當(dāng)換能器S1的發(fā)射面和S2的接收面保持平行時(shí)才有較好的接收效果；為了得到較清晰的接收波形，應(yīng)將外加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率調(diào)節(jié)到換能器S1、S2的諧振頻率點(diǎn)處時(shí)，才能較好的進(jìn)行聲能與電能的相互轉(zhuǎn)換（實(shí)際上有一個(gè)小的通頻帶），以得到較好的實(shí)驗(yàn)效果。按照調(diào)節(jié)到壓電陶瓷換能器諧振點(diǎn)處的信號(hào)頻率，估計(jì)一下示波器的掃描時(shí)基t/div，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使在示波器上獲得穩(wěn)定波形。
超聲換能器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)方法如下：各儀器都正常工作以后，首先調(diào)節(jié)發(fā)射強(qiáng)度旋鈕，使聲速測(cè)試儀信號(hào)源輸出合適的電壓（8～10VP-P之間），再調(diào)整信號(hào)頻率（在25～45kHz），選擇合適的示波器通道增益（一般0.2V～1V/div之間的位置），觀察頻率調(diào)整時(shí)接收波的電壓幅度變化，在某一頻率點(diǎn)處（34.5～37.5kHz之間）電壓幅度最大，此頻率即是壓電換能器S1、S2相匹配頻率點(diǎn)，記錄頻率FN，改變S1和S2間的距離，適當(dāng)選擇位置，重新調(diào)整，再次測(cè)定工作頻率，共測(cè)5次，取平均頻率f。
2.3測(cè)量步驟
將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)波方式，合適選擇相應(yīng)得測(cè)試介質(zhì)。完成前述2.1、2.2步驟后，觀察示波器，找到接收波形的最大值。然后轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)節(jié)鼓輪，這時(shí)波形的幅度會(huì)發(fā)生變化，記錄下幅度為最大時(shí)的距離Li-1，距離由數(shù)顯尺（數(shù)顯尺原理說(shuō)明見(jiàn)附錄2）或在機(jī)械刻度上讀出，再向前或者向后（必須是一個(gè)方向）移動(dòng)距離，當(dāng)接收波經(jīng)變小后再到最大時(shí)，記錄下此時(shí)的距離Li。即有：波長(zhǎng)λi=2│Li -Li-1│，多次測(cè)定用逐差法處理數(shù)據(jù)。
3.相位法/李薩如圖法測(cè)量波長(zhǎng)的步驟
將測(cè)試方法設(shè)置到連續(xù)波方式，合適選擇相應(yīng)的測(cè)試介質(zhì)。完成前述2.1、2.2步驟后，將示波器打到“X-Y”方式，并選擇合適的通道增益。轉(zhuǎn)動(dòng)距離調(diào)節(jié)鼓輪，觀察波形為一定角度的斜線，記錄下此時(shí)的距離Li-1；距離由數(shù)顯尺（數(shù)顯尺原理說(shuō)明見(jiàn)附錄2）或機(jī)械刻度尺上讀出，再向前或者向后（必須是一個(gè)方向）移動(dòng)距離，使觀察到的波形又回到前面所說(shuō)的特定角度的斜線，記錄下此時(shí)的距離Li。即有：波長(zhǎng)λi=│Li -Li-1│
用共振干涉法測(cè)量聲波的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
圖中S1和S2為壓電超聲換能器。信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦交流信號(hào)加到S1上，由S1完成電聲轉(zhuǎn)換，作為聲源，發(fā)出波前近似為平面的聲波；S2作為超聲波接收換能器，將接收到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后接入示波器觀察。S2在接收聲波的同時(shí)，其表面還反射一部分聲波。當(dāng)S1與S2的表面互相平行時(shí)，往返于S1與S2之間的聲波發(fā)生干涉而形成駐波。
依波動(dòng)理論，設(shè)沿X方向射出的入射波方程為
y1=Acos(ωt-2πλx)
反射波方程為
y2=Acos(ωt+2πλx)
式中，A為聲源振幅；ω為角頻率；2πxλ為由于波動(dòng)傳播到坐標(biāo)x處(t時(shí)刻)引起的位相變化。
在任意時(shí)刻t，空氣中某一位置處的合振動(dòng)方程為
y=y1+y2=(2Acos2πλx)cosωt
上式即為駐波方程。
當(dāng)cos2πλx=1，即2πλx=kπ時(shí)，在x=k·λ2 (k=0,1,2?)處，合成振動(dòng)振幅最大，稱為波腹或聲振幅的極大值。
當(dāng)cos2πλx=0，即2πλx=(2k+1)π2時(shí)，在x=(2k+1)·λ4 (k=0,1,2?)處，合成振動(dòng)振幅最小，稱為波節(jié)或聲振幅的極小值。
改變兩換能器之間的距離，當(dāng)二者之間的距離是半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，在發(fā)射換能器和接收換能器處，聲波的幅度（聲壓）都達(dá)到極大值，此時(shí)稱為“共振”。在相鄰極大值之間，兩換能器間的距離變化量為λ/2。由波腹(或波節(jié))條件可知，相鄰兩個(gè)波腹(或波節(jié))間的距離為λ2，當(dāng)S1和S2間的距離L恰好等于半波長(zhǎng)(5)