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1、实验题目：用示波器测量时间实验目的：了解示波器的基本原理和结构，学习使用示波器观察波形和测量信号周期及其时间参数。实验原理：1.示波器的基本结构 （1）示波器的结构（图1），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。 （2）为了适用于多种量程，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，经放大器放大后产生最大约20V左右的电压送至示波管的偏转板。 （3）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，其结构（图2）所示。电子枪是示波管的核心部分，它由阴极、栅极和阳极构成。 （4）垂直偏转板（常称y轴）及
2、水平偏转 板（常称x轴）所形成的二维电场，使电子束发生位移，位移的大小，与y偏转板及x偏转板上所加的电压有关： （1）式（1）中的Sy和Dy为y轴偏转板的偏转灵敏度和偏转因数，Sx和Dx为x轴偏转板的偏转灵敏度和偏转因数。它们均与偏转板的参数有关，是示波器的主要技术指标之一。2.示波器显示波形的原理（1）为了得到清晰稳定的波形，上述扫描电压的周期Tx（或频率fx）与被测信号的周期Ty（或fy）必须满足：，n=1,2, （2）以保证Tx轴的起点始终与y轴周期信号固定一点相对应（称“同步”），波形才稳定。否则，波形就不稳定而无法观测。（2）由于扫描电压发生器的扫描频率不会很稳定。因此，要保证式（2
3、）始终成立，示波器需设置扫描电压同步电路，即触发电路，如（图1）所示，利用它提供一种触发信号来使扫描电压频率与外加信号同步，从而获得稳定的信号图形。3.用X轴时基测时间参数（1）在实验中或工程技术上都经常用示波器来测量信号的时间参数，如信号的周期或频率，信号波形的宽度、上升时间或下降时间，信号的占空比（宽度/周期）等。（2）从式（2）出发，设待测信号接y轴输入端，则Ty是待测信号的周期，Tx是x轴扫描信号的周期，N是一个扫描周期内所显示的待测信号的波形周期个数。（3）x轴扫描信号的周期，实际上是以时基单位（时间/cm或时间/度）来标示的，一般的示波管荧光屏直径以10cm的居多，则式（2）的Tx
4、，由时基（时间/cm）乘上10cm，因此： （3）4.用李萨如图形测信号的频率将不同的信号分别输入到y轴和x轴的输入端，当两个信号的频率满足一定的关系时，在荧光屏上将显示出李萨如图形，可用测量李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。二个互相垂直的振动（有相同的自变量）的合成李萨如图形。（1）频率相同而振幅和相位不同时，两正交正弦电压的合成图形。设此两正弦电压分别为： （4）消去自变时t，得到的轨迹方程为： （5）这是一个椭圆方程。当两个正交电压的相位差取02的不同值时，合成的圆形如（图3）所示。（2）两正交正弦电压的相位差一定，频率比为一 个有理数时，合成的圆形是一条稳定的闭合曲线。
5、图4是几种频率比时的图形，频率比与图形的切点数之间有下列关系：实验步骤：1.用x轴的时基测信号的时间参数（1） 测量示波器自备方波输出信号的周期（时基分别为0.1ms/cm，0.2ms/cm，0.5ms/cm）。（2） 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200Hz2kHz（每隔200Hz测量一次），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（注明x轴的时基）。以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作y-x曲线，求出斜率并讨论。（3） 选择信号发生器的非对称方波接y轴，频率分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kH
6、z、20kHz，测量各频率时的周期和正波的宽度（或占空比），用内容（2）的方法作曲线。（4） 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、下降时间及周期。2.观察李萨如图形并测频率用两台信号发生器（一台为本组专用，一台为公用）分别接y轴和x轴（x轴选择外输入），取 时，测出对应的，画有关图形并求公用信号发生器的频率。实验桌号：9号数据处理和误差分析： 1.（1）测量示波器自备方波输出信号的周期表1哪种时基测出的数据更准确？为什么？答：0.1cm/ms更为准确,因为时基越小,读数带来的误差就越小,数据也就越准确。解释不太好（2）选择信号发生器
7、的对称方波接Y输入，信号频率为200Hz2kHz，测量对应频率的厘米数、周期和频率。 表2以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作出的y-x曲线图图5 对称方波信号发生器的频率-示波器测量的频率曲线图 斜率(3) 选择信号发生器的非对称方波接Y轴,频率分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，测量各频率时的周期和正波的宽度（或占空比），用内容（2）的方法作图。占空比也应列出来！表3以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作出的y-x曲线图 图6 非对称方波信号发生器的频率-示波器测量的频率曲线图 斜率（4） 选择信号发生器输出为三
8、角波，频率为500Hz、1kHz、1.5kHz测量各个频率的上升时间、下降时间及周期。 表32 观察李萨如图形并测频率公共信号发生器频率约为500Hz（1） 图形为： （2） 图形为：（3） 图形为： （4） 图形为：（5） 图形为：思考题1. 用示波器测量时间有何优缺点？答：优点是：把测量时间的转化为测量长度，把较难的测的物理量转化为容易测量的物理量。缺点是：用荧光屏读数误差太大，导致测量值与真实值有较大偏差。2.在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？答：信号发生器的频率不稳定，导致 不为一个确定的有理数。以致得不到稳定的图形。3. 假设示波器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完整的正弦波形，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？答：输入信号频率约为360Hz。如果只要求粗略测量信号频率时，这种方法是可以的，因为方法简便，易于测量。但如果要求的测量精确度比较高时，这种方法就不适合了，因为荧光屏上的读数误差是比较大的，无法进行精确测量。阅报告总体不错部分细节还需斟酌85
