示波器使用大学物理实验报告 (1) - 《示波器的使用》实验示范报告 【实验目的】 1．理解示波器显示波形的原理，理解示波器各主要组成局部及它们之间的联络和配合； 2．熟悉使用示波器的根本方法，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局部 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电四局部组成， 1、示波管 如下图，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 示波管构造简图 示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 假如在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程度1 线，如图 图扫描的作用及其显示 假如在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，那么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 假如在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，那么荧光屏上的亮点将同时进展方向互相垂直的两种位移，其合成原理如下图，描出了正弦图形假如正弦波与锯齿波的周期〔频率〕一样，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上但假如正弦波与锯齿波的周期稍有不同，那么第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置略微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地挪动的图形，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，这个过程称为扫描假如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?n n=1,2,3, fx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，再参加“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 〔1〕假如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2 切线和图形相切的切点数，那么有 fyfx?nx ny李萨如图形举例表 假如fx，那么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明晰度 〔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拟 〔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，而Y通道接入可调的正弦信号 (2) 分别调节两个通道让他们可以正常显示波形 (3) 切换到X-Y形式，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 3 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 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% 4 8.1696 8.19 8.17 0.2% 5 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 1 2 示波器测量电压(V) 信号发生器显示电压(V) 百分差 5.68 5.3 7.2% 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% 3、李莎如图形观察 fy ： fx 1：1 李萨如图形 1：2 1：3 1 3 50 150 nx 1 1 ny 1 2 fy(Hz) 50 50 fX(Hz) 50 100 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?Ef?57.4?3%?1.72?2KHz f?57.4?1.8KHz或f?57?2KHz 〔2〕 函数信号发生器测频 f=55.45 KH ?f?f?Ef?0.01?55.45?1%?0.01?0.56KHz或0.6KHz f?55.45?0.56KHz或f?55.4?0.6KHz 〔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 〔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 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，不可能经处理后进步精度变成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 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 挪动操作标尺 切换挪动标尺的粗调细调 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 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 现象 中间程度一条直线 图形纵向缩放 图形横向缩放 图形稳定 标尺变化 位置变化 标尺挪动 TAG亮 ΔT-ΔV-1/ΔT变化 标尺上有 VAR红灯灭 出现 5 第 页 共 页。