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示波器的使用, 實驗 《示波器的使用》實驗示范報告 【實驗?zāi)康摹?br>1．了解示波器顯示波形的原理,，了解示波器各主要組成部分及它們之間的聯(lián)系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法,，學(xué)會用示波器測量波形的電壓幅度和頻率,； 3．觀察李薩如圖形。 【實驗儀器】 1,、 雙蹤示波器 GOS-6021型 1臺 2,、 函數(shù)信號發(fā)生器 YB1602型 1臺 3,、 連接線 示波器專用 2根 示波器和信號發(fā)生器的使用說明請熟讀常用儀器部分。 [實驗原理] 示波器由示波管,、掃描同步系統(tǒng),、Y軸和X軸放大系統(tǒng)和電源四部分組成， 1,、 示波管 如圖所示,，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。亮點在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下,，位置也隨之改變,。在一定范圍內(nèi)，亮點的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比,。 示波管結(jié)構(gòu)簡圖 示波管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板 2,、 掃描與同步的作用 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,，如圖 圖掃描的作用及其顯示 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，則電子束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩,，在橫方向不動,。我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖 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,，則熒光屏上的亮點將同時進行方向互相垂直的兩種位移，其合成原理如圖所示,，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開，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動的圖形,，甚至很復(fù)雜的圖形,。由此可見： （1）要想看到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板電壓的圖形，必須加上X軸偏轉(zhuǎn)板電壓把它展開,，這個過程稱為掃描,。如果要顯示的波形不畸變，掃描必須是線性的,，即必須加鋸齒波,。 （2）要使顯示的波形穩(wěn)定，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),，即： n=1,2,3, 示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào),，但要準確的滿足上式，光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的,，待測電壓的頻率越高,，越難滿足上述條件。為此,，在示波器內(nèi)部加裝了自動頻率跟蹤的裝置,，稱為“同步”。在人工調(diào)節(jié)到接近滿足式頻率整數(shù)倍時的條件下,，再加入“同步”的作用,，掃描電壓的周期就能準確地等于待測電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形,。 （1）如果Y軸加正弦電壓,，X軸也加正弦掃描電壓，得出的圖形將是李薩如圖形,，如表所示,。李薩如圖形可以用來測量未知頻率。令fy,、fx分別代表Y軸和X軸電壓的頻率,，nx代表X方向的切線和圖形相切的切點數(shù)，ny代表Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù),，則有 李薩如圖形舉例表 如果已知fx,，則由李薩如圖形可求出fy。 【實驗內(nèi)容】 1． 示波器的調(diào)整 （1）不接外信號,，進入非X-Y方式 （2）調(diào)整掃描信號的位置和清晰度 （3）設(shè)置示波器工作方式 2． 正弦波形的顯示 （1）熟讀示波器的使用說明,，掌握示波器的性能及使用方法。 （2）把信號發(fā)生器輸出接到示波器的Y軸輸入上,，接通電源開關(guān),，把示波器和信號發(fā)生器的各旋鈕調(diào)到正常使用位置，使在熒光屏上顯示便于觀測的穩(wěn)定波形,。 3．示波器的定標和波形電壓,、周期的測量 （1）把Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準”位置（指示燈“VAR”熄滅）。 （2）把校準信號輸出端接到Y(jié)軸輸入插座 （3）把信號發(fā)生器的正弦電壓接到Y(jié)軸輸入端,，用示波器測量正弦電壓的幅值和周期,，并和信號發(fā)生器上顯示的頻率值比較。 （4）選擇不同幅值和頻率的5種正弦波,，重復(fù)步驟（3）,，記下測量結(jié)果,。 4．李莎如圖形的觀測 (1) 把信號發(fā)生器后面50Hz輸出信號接到X通道，而Y通道接入可調(diào)的正弦信號 (2) 分別調(diào)節(jié)兩個通道讓他們能夠正常顯示波形 (3) 切換到X-Y模式,，調(diào)整兩個通道的偏轉(zhuǎn)因子,，使圖形正常顯示 (4) 調(diào)節(jié)Y信號的頻率，觀測不同頻率比例下的李薩如圖 數(shù)據(jù)記錄 1,、頻率測量 示波器頻率計數(shù)器的測頻精度 0.01% 示波器測頻儀器誤差 3% 函數(shù)信號發(fā)生器測頻儀器誤差 1%+1字 I 1 2 3 4 5 示波器計數(shù)器頻率f0(KHz) 55.454 21.210 15.328 8.1696 4.4138 示波器測量頻率f1(KHz) 57.4 22.3 15.8 8.19 4.38 信號發(fā)生器頻率f2(KHz) 55.45 21.21 15.33 8.17 4.42 百分差 3.5% 5.1% 3.1% 0.2% -0.8% 2,、電壓測量 示波器測量電壓儀器誤差3% 函數(shù)信號發(fā)生器儀器誤差15%+1字 I 1 2 3 4 5 示波器測量電壓(V) 5.68 4.52 3.64 2.96 1.84 信號發(fā)生器顯示電壓(V) 5.3 4.6 3.6 3.0 1.8 百分差 7.2% -1.7% 1.1% -1.3% 2.2% 3、李莎如圖形觀察 fy ： fx 1：1 1：2 1：3 李薩如圖形 nx ny fy(Hz) fX(Hz) 1 1 50 50 1 2 50 100 1 3 50 150 4,、不確定度的計算(以第一組數(shù)據(jù)為例) （1） 示波器測量頻率 f＝57.4KHz 或 （2） 函數(shù)信號發(fā)生器測頻 f=55.45 KH 或 或 （3） 示波器測量電壓 V1＝5.68V 或 或 （4） 函數(shù)信號發(fā)生器測量電壓 V2＝5.3V 或 或 注意：一般可寫為后面的形式更加科學(xué),，因為原始數(shù)據(jù)的有效數(shù)字只有2位，不可能經(jīng)處理后提高精度變成3個有效數(shù)字,。 5,、示波器操作總結(jié)表格 要求 調(diào)節(jié)按鈕 標記 現(xiàn)象 示波器輸入接地 GND 左下角有 中間水平一條直線 選擇輸入通道 CH1或CH2 相應(yīng)指示燈亮 選擇信號輸入方式 AC/DC 交流～直流 根據(jù)輸入通道選擇觸發(fā)源 SOURCE 右下角有CH1-CH2-。,。,。變化
根據(jù)信號選擇耦合方式 COUPLING 右下角有AC-HFR－。,。變化 縱向調(diào)節(jié) VOLTS/DIV 圖形縱向縮放 橫向調(diào)節(jié) TIME/DIV 圖形橫向縮放 調(diào)節(jié)圖形穩(wěn)定 LEVEL TAG亮 圖形穩(wěn)定 測量物理量的選擇 COURSORE ΔT-ΔV-1/ΔT變化 標尺變化 選擇操作標尺 TRK 標尺上有 出現(xiàn) 位置變化 移動操作標尺 旋VARIABLE 標尺移動 切換移動標尺的粗調(diào)細調(diào) 按VARIABLE 處于校準狀態(tài) 按TIME/DIV VAR紅燈滅 |
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