示波器使用大学物理实验报告(免费)

《示波器的使用》实验报告 示波器的使用》实验报告 【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 GOS-6021 型 1 台 2、 函数信号发生器 YB1602 型 1台 3、 连接线 示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。

[实验原理] 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 1

图1

图扫描的作用及其显示 如果在 Y 轴偏转板上加正弦电压, X 轴偏转板不加任何电压, 而 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: fy fx =n 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 为此, 为此 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” 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, 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。

(1)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 fy、fx 分别代表 Y 轴和 X 轴电压的频率,nx 代表 X 方向的切线和图形相切的切点数,ny 代表 Y 方向的切线和图形相切的切点数,则有 fy fx = nx ny 李萨如图形举例表 2

图2

如果已知 fx,则由李萨如图形可求出 fy。

【实验内容】 1. 示波器的调整 (1)不接外信号,进入非 X-Y 方式 (2)调整扫描信号的位置和清晰度 (3)设置示波器工作方式 2. 正弦波形的显示 (1)熟读示波器的使用说明,掌握示波器的性能及使用方法。

(2)把信号发生器输出接到示波器的 Y 轴输入上,接通电源开关,把示波器和信号发 生器的各旋钮调到正常使用位置,使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。

3.示波器的定标和波形电压、周期的测量 (1)把 Y 轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置(指示灯“VAR”熄 灭) 。

(2)把校准信号输出端接到 Y 轴输入插座 (3) 把信号发生器的正弦电压接到 Y 轴输入端, 用示波器测量正弦电压的幅值和周期, 并和信号发生器上显示的频率值比较。

(4)选择不同幅值和频率的 5 种正弦波,重复步骤(3) ,记下测量结果。

4.李莎如图形的观测 (1) 把信号发生器后面 50Hz 输出信号接到 X 通道, Y 通道接入可调的正弦信号 而 (2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到 X-Y 模式,调整两个通道的偏转因子,使图形正常显示 (4) 调节 Y 信号的频率,观测不同频率比例下的李萨如图 数据记录 1、频率测量 示波器频率计数器的测频精度 0.01% 示波器测频仪器误差 3% 函数信号发生器测频仪器误差 1%+1 字 I 1 2 3 4 5 3

图3

示波器计数器频率 f0(KHz) 示波器测量频率 f1(KHz) 信号发生器频率 f2(KHz) 百分差 55.454 57.4 55.45 3.5% 21.210 22.3 21.21 5.1% 15.328 15.8 15.33 3.1% 8.1696 8.19 8.17 0.2% 4.4138 4.38 4.42 -0.8% 2、电压测量 示波器测量电压仪器误差 3% 函数信号发生器仪器误差 15%+1 字 I 示波器测量电压(V) 信号发生器显示电压(V) 百分差 3、李莎如图形观察 fy : fx 1:1 1:2 1:3 1 5.68 5.3 7.2% 2 4.52 4.6 -1.7% 3 3.64 3.6 1.1% 4 2.96 3.0 -1.3% 5 1.84 1.8 2.2% 李萨如图形 nx ny fy(Hz) fX(Hz) 1 1 50 50 1 2 50 100 1 3 50 150 4、不确定度的计算(以第一组数据为例) (1) 示波器测量频率 f=57.4KHz ∆f = f × E f = 57.4 × 3% = 1.72 ≈ 2 KHz f = 57.4 ± 1.8 KHz 或 f = 57 ± 2 KHz (2) 函数信号发生器测频 f=55.45 KH ∆f = f × E f + 0.01 = 55.45 × 1% + 0.01 = 0.56 KHz 或 0.6KHz f = 55.45 ± 0.56 KHz 或 f = 55.4 ± 0.6 KHz (3) 示波器测量电压 V1=5.68V ∆V1 = V1 × EV = 5.68 × 3% = 0.16V 或 0.2V V1 = 5.68 ± 0.16V 或 V1 = 5.7 ± 0.2V (4) 函数信号发生器测量电压 V2=5.3V ∆V2 = V2 × EV + 1字 = 5.3 × 15% + 0.1 = 0.81V 或 0.9V V2 = 5.30 ± 0.81V 或 V2 = 5.3 ± 0.9V 4

图4

注意:一般可写为后面的形式更加科学,因为原始数据的有效数字只有 2 位,不可能 经处理后提高精度变成 3 个有效数字。

5、示波器操作总结表格 要求 示波器输入接地 选择输入通道 选择信号输入方式 根据输入通道选择触发源 根据信号选择耦合方式 纵向调节 横向调节 调节图形稳定 测量物理量的选择 选择操作标尺 移动操作标尺 切换移动标尺的粗调细调 处于校准状态 调节按钮 GND CH1 或 CH2 AC/DC SOURCE COUPLING VOLTS/DIV TIME/DIV LEVEL COURSORE TRK 旋 VARIABLE 按 VARIABLE 按 TIME/DIV VAR 红灯灭 TAG 亮 ΔT-ΔV-1/ΔT 变化 标尺上有 出现 标记 左下角有 相应指示灯亮 交流~直流 右下角有 CH1-CH2-。

变 化 右下角有 AC-HFR-。

变 化 图形纵向缩放 图形横向缩放 图形稳定 标尺变化 位置变化 标尺移动 现象 中间水平一条直 线 5

图5

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