实验报告

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一、实验名称

电子示波器的使用

二、实验目的

1、学会用示波器测量各种波形的电压幅度和周期；

2、能够调节稳定的李萨茹图形，并测量被测信号的频率。

三、实验仪器

OS-5020型示波器、EE1641B型函数信号发生器/计数器、GFG-8015G型函数信号发生器

四、实验原理

利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。测试电压时，一般测量其峰-峰值，即从峰波到峰谷之间的电压值。将被测波形移至示波管屏幕的中心位置，用灵敏度开关将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮顺时针旋转到底。用刻度标尺分别读出与电压峰-峰值对应的垂直距离y，如图所示，这样被测的电压的峰-峰值等于灵敏度开关指示值和被测信号所占的纵轴坐标值y的乘积：

测量波形的周期时，先讲扫描速度微调开关顺时针旋转至底，调节扫描速度选择开关，使荧光屏上显示出2~3个周期的波形，那么一个周期波形所对应的水平距离x与扫描速度选择开关指示值的乘积为该波的周期：

如果两个相互垂直的简谐振动的频率不相同，但它们之间有简单的整数比关系，则合振动的轨迹为有一定规则的稳定的闭合曲线，这样的图形称为李萨如图形。当n=1，2，3，3/2时，各图形如图2所示。

李萨如图形可用来测量未知频率。将TIME/DIV顺时针旋至“X-Y”位置，此时示波器内部锯齿形扫描电压的输出停止，此时加在X偏转板上的电压由通道输入的外界信号提供，而Y偏转板上的电压由加在通道的信号提供。分别调节和通道的灵敏度旋钮，时荧光屏上显示的两个波形幅度相近。调节信号发生器的频率，使两正弦波的频率比n为有理数，形成稳定的李萨如图形。

令、分别代表X轴偏转板上和Y轴偏转板上的电压频率，代表X方向的切线和图形相切的切点数，代表Y方向的切线和图形相切的切点数，则有

如果已知，则有李萨如图形和上式可求出。

五、实验步骤

1、熟悉示波器的信号发声器面板各旋钮的作用，并将各开关置于指定位置。

2、接通电源，稍预热后，输入幅度为2V，频率为1kHz的标准信号，分别调节辉度、聚焦、位移旋钮、光迹旋钮等控制件，使光迹清晰并与水平刻度平行。

3、将信号发生器输出的频率为500Hz和1000Hz的正弦信号接入示波器，通过调整相应的灵敏度开关和扫描速度选择开关，使波形不超出屏幕范围，显示2~3个周期的波形。测量电压峰—峰值之间的垂直距离y及一个周期波形所对应的水平距离x，得出波形的电压幅度和周期。

4、将TIME/DIV顺时针旋到底至“X-Y”位置，分别调节Y1通道和Y2通道的灵敏度旋钮，使荧光屏上显示的两个波形幅度相近，慢慢改变标准频率，当荧光屏上形成稳定的李撒如图形时，观察李萨如图形，并测未知信号的频率。

六、记录数据、表格

1、测量信号的电压和周期：

2、观察李萨如图形并测频率：

七、结果处理、作图，思考题

预习思考题：

1、示波器上观察到的正弦波形和李萨如图形实际上分别是哪两个波形的合成？

答：正弦波形：是两组磁场使电子受力改变运动状态，然后将不同电子打到荧光屏上不同的位置而形成的；  

李萨如图形：X轴和Y轴上波形的合成。

2、用示波器观察待测信号的波形和用示波器观察李萨如图形时，示波器的工作方式有什么不同？

答：用示波器直接观察待测信号波形的话，是分别反映它们各自的变化规律；用示波器观察李萨如图形时，是反映两个信号的频率比和相位差。

3、当开启示波器的电源开关后，在屏上长时间不出现扫描线或点时，应如何调节各旋钮？

答：调节辉度旋钮，调节水平和垂直方向的旋钮，调节扫描宽度调节旋钮。

操作后思考题：

1、如果Y轴信号的频率比X轴信号的频率大很多，示波器看到什么情况？相反又会看到什么情况？

答：因为 ,当时，示波器上是一个圆柱，当时，示波器上是一个横向的8，当时，示波器上是三个横向的圆。所以如果越大的话，横向圆的数量就越多。反之，纵向的圆的数量就越多。

2、在实验中学习了李萨如图形，你觉得这种的方法在日常生活中可以拿来测量什么东西？举出实例？

答：测量电池的电压；测量超声波在空气中的传播。

3、用示波器测量信号频率有什么优点？

答：可以直观地看到图像，可以测量测信号电压，电流，频率，周期。

 

第二篇：大物实验示波器的使用实验报告

实验二十三 示波器的使用

班级        姓名     学号       同组人      日期

【实验目的】

1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。

2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。

3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。

【实验仪器】

固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。

【实验原理】

示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下

1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理

本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。

1）电子枪

电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A₁，第二阳极A₂等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。

2）偏转系统

偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。

从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移。

3）荧光屏

荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。

4）显示波形的原理

 

在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。

当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动。为了消除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步”，这一功能由机内 “触发同步”电路来完成。

2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理

通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号加到y偏转板，将参考正弦信号加到x偏转板，当两者的频率之比是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图。

图5给出了几种不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为N_X，竖直线上的切点数最多为N_Y，则

                                         

图5的第一个图形，，，Y轴上的信号频率与x轴上的信号频率之比为，若已知，则可求。

【实验内容与步骤】

开机前完成以下准备工作：扫描微调、电压灵敏度微调置校准档（顺时针打死）、扫描方式（置自动）、触发源选项（置CH1或CH2）、耦合方式(置AC)；按压电源按钮预热3分钟。

（2）初始化示波器面板获得“点”：辉度、聚焦、三个位置旋钮置于居中位置，扫描灵敏度置于正交模式。（五居中一归零）；

（3）顺时针旋转扫描灵敏度选扭置0.2ms档获取扫描线；

（4）利用CH1观察机内方波校准信号并作为待测电信号1，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第一行；

（5）分别利用CH1与CH2两个通道观察左右两个音频信号发生器提供的10V1000Hz与15V2000Hz的正弦交流信号，并作为待测电信号2与待测电信号3，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第二行与第三行。

（6）扫描灵敏度选钮置正交模式，按压下触发交替旋钮，显示模式置双踪模式观测不同频率比的利萨如图形。

（7）申请课堂考核，归整仪器结束实验。

【实验数据与实验结果】

附表  电信号电压、频率的测量数据记录表（11海科曹丽安娜提供）

实验结果：详见下页附图（11海科曹丽安娜提供）

注意事项

1．信号发生器、示波器预热3分钟以后才能正常工作。

2．测信号电压时，一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；测信号周期时，一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；

3．不要频繁开关机，示波器上光点的亮度不可调得太强，也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上，如果暂时不用，把辉度降到最低即可。

4．转动旋钮和按键时必须有的放矢，不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧，以免损坏按键、旋钮和示波器，示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式，切忌生拉硬拽。