示波器物理實(shí)驗報告范文
【實(shí)驗目的】
1、了解示波器的基本結構和工作原理，學(xué)會(huì )正確使用示波器。 2、掌握用示波器觀(guān)察各種電信號波形、測量電壓和頻率的方法。
3、掌握觀(guān)察利薩如圖形的方法，并能用利薩如圖形測量未知正弦信號的頻率。
【實(shí)驗儀器】
固緯GOS-620型雙蹤示波器一臺，GFG-809型信號發(fā)生器兩臺，連線(xiàn)若干。
【實(shí)驗原理】
示波器是利用示波管內電子束在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的偏轉，顯示電壓信號隨時(shí)間變化波形的一種電子觀(guān)測儀器。在各行各業(yè)與各個(gè)研究領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的應用。其基本結構與工作原理如下
1、示波器的基本結構與顯示波形的基本原理
本次實(shí)驗使用的是臺灣固緯公司生產(chǎn)的通用雙蹤示波器�；窘Y構大致可分為示波管（CRT）、掃描同步系統、放大與衰減系統、電源系統四個(gè)部分。 “示波管（CRT）”是示波器的核心部件如圖1所示的�？杉毞譃殡娮訕�?zhuān)D系統和熒光屏三部分。
1）電子槍
電子槍包括燈絲F，陰極K，控制柵極G，第一陽(yáng)極A1，第二陽(yáng)極A2等。陰極被燈絲加熱后，可沿軸向發(fā)射電子。并在熒光屏上顯現一個(gè)清晰的小圓點(diǎn)。
2）偏轉系統
偏轉系統由兩對互相垂直的金屬偏轉板x和y組成，分別控制電子束在水平方向和豎直方向的偏轉。
從電子槍射出的電子束若不受橫向電場(chǎng)的作用，將沿軸線(xiàn)前進(jìn)并在熒光屏的中心呈現靜止的'光點(diǎn)。若受到橫向電場(chǎng)的作用，電子束的運動(dòng)方向就會(huì )偏離軸線(xiàn)，
F燈絲，K陰極，G控制柵極，A1、A2第一、第二陽(yáng)極，Y、X豎直、水平偏轉板
圖1示波管結構簡(jiǎn)圖
屏上光點(diǎn)的位置就會(huì )移動(dòng)。x偏轉板之間的橫向電場(chǎng)用來(lái)控制光點(diǎn)在水平方向的位移，y偏轉板用來(lái)控制光點(diǎn)在豎直方向的位移。如果兩對偏轉板都加上電場(chǎng)，則光點(diǎn)在二者的共同控制下，將在熒光屏平面二維方向上發(fā)生位移。
3）熒光屏
熒光屏的作用是將電子束轟擊點(diǎn)的軌跡顯示出來(lái)以供觀(guān)測。
4）顯示波形的原理
在豎直偏轉板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直的亮線(xiàn)，如圖3所示。在水平偏轉板上加“鋸齒波電壓”掃描電壓，使熒光屏上的亮點(diǎn)沿水平方向拉開(kāi)。電子的運動(dòng)是兩相互相垂直運動(dòng)的合成。當鋸齒波電壓與正弦電壓的變化周期相等時(shí)，在熒光屏上將顯示出一個(gè)穩定的正弦電壓波形圖如圖4所示。
當波形信號的頻率等于鋸齒波頻率的整數倍時(shí)，熒光屏上將呈現整數個(gè)完整而穩定的被測信號的波形，當兩者不成整數倍時(shí)，對于被測信號來(lái)說(shuō)，每次掃描的起點(diǎn)都不會(huì )相同，結果造成波形在水平方向上不斷的移動(dòng)。為了消除這一現象，必須使被測信號的起點(diǎn)與掃描電壓的起點(diǎn)保持“同步”，這一功能由機內 “觸發(fā)同步”電路來(lái)完成。
2、利用利薩如圖測正弦電壓的頻率基本原理
通過(guò)觀(guān)察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對比的方法稱(chēng)之為利薩如圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測正弦信號fy加到y偏轉板，將參考正弦信號fx加到x偏轉板，當兩者的頻率之比
fyfx
是整數時(shí)，在熒光屏上將出現利薩如
圖。
圖5給出了幾種不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個(gè)電壓信號頻率比的條件是屏上出現了利薩如圖形穩定不動(dòng)，方法是對穩定不動(dòng)的圖形分別做水平直線(xiàn)和豎直直線(xiàn)與圖形相切，設水平線(xiàn)上的切點(diǎn)數最多為NX，豎直線(xiàn)上的切點(diǎn)數最多為NY，則
fyfx
nx
ny
圖5的第一個(gè)圖形，nx2，ny4，Y軸上的信號頻率fy與x軸上的信號頻率
2
fx之比為，若fx已知，則fy可求。
4
【實(shí)驗內容與步驟】
開(kāi)機前完成以下準備工作：掃描微調、電壓靈敏度微調置校準檔（順時(shí)針打死）、掃描方式（置自動(dòng)）、觸發(fā)源選項（置CH1或CH2）、耦合方式(置AC)；按壓電源按鈕預熱3分鐘。
�。�2）初始化示波器面板獲得“點(diǎn)”：輝度、聚焦、三個(gè)位置旋鈕置于居中位置，掃描靈敏度置于正交模式。（五居中一歸零）；
�。�3）順時(shí)針旋轉掃描靈敏度選扭置0.2ms檔獲取掃描線(xiàn)； （4）利用CH1觀(guān)察機內方波校準信號并作為待測電信號1，記錄其相關(guān)參數于黑板給出的數據記錄表格第一行；
�。�5）分別利用CH1與CH2兩個(gè)通道觀(guān)察左右兩個(gè)音頻信號發(fā)生器提供的10V1000Hz與15V2000Hz的正弦交流信號，并作為待測電信號2與待測電信號3，記錄其相關(guān)參數于黑板給出的數據記錄表格第二行與第三行。
�。�6）掃描靈敏度選鈕置正交模式，按壓下觸發(fā)交替旋鈕，顯示模式置雙蹤模式觀(guān)測不同頻率比的利薩如圖形。
�。�7）申請課堂考核，歸整儀器結束實(shí)驗。
【實(shí)驗數據與實(shí)驗結果】
圖5利薩如圖
附表 電信號電壓、頻率的測量數據記錄表（11�？撇茺惏材忍峁�
實(shí)驗結果：詳見(jiàn)下頁(yè)附圖（11�？撇茺惏材忍峁�
注意事項
1．信號發(fā)生器、示波器預熱3分鐘以后才能正常工作。
2．測信號電壓時(shí)，一定要將電壓衰減旋紐的微調順時(shí)針旋足（校正位置）；測信號周期時(shí)，一定要將掃描速率旋紐的微調順時(shí)針旋足（校正位置）；
3．不要頻繁開(kāi)關(guān)機，示波器上光點(diǎn)的亮度不可調得太強，也不能讓亮點(diǎn)長(cháng)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)和旋鈕強行旋轉、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(lèi)似于掛口燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。
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