大学物理实验示波器的使用

时间:2024.3.23

《示波器的使用》实验示范报告 金木兄弟

【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 EE1410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】

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,

大学物理实验示波器的使用

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。

大学物理实验示波器的使用

1

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

大学物理实验示波器的使用

图扫描的作用及其显示

如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,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

大学物理实验示波器的使用

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,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。

2

(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?nxny

李萨如图形举例表

大学物理实验示波器的使用

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,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

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%

大学物理实验示波器的使用

大学物理实验示波器的使用

?5%2、电压测量

示波器测量电压仪器误差3%

大学物理实验示波器的使用

?10%(1) 示波器计数器频率

4

?f0?499.985?0.01%?0.0499985Hz?0.050Hzf0?499.985?0.050Hz

(2) 示波器测量频率

?f?495?3%?14H.8z5?H1z5f?495?1H5或z1f(?

4.9?5)0.?15H1z0

2

(3) 示波器测量电压

?V?0.532?3%?0.01596V?0.016VV?0.532?0.016V

(4) 信号发生器显示电压

?V0?0.50?10%?0.001?0.051V?0.06VV0?0.50?0.06V

5

大学物理实验示波器的使用

示波器测量的数据误差主要来源于: 1、示波器显示的数字读数时在跳动;

2、测量信号时测量线位置的判断不够准确; 3、函数信号发生器内部信号转换的系统误差; 4、函数信号对应的波形调节的是否稳定; 5、连接线接触不好会造成误差。

5


第二篇:示波器使用大学物理实验报告


《示波器的使用》实验示范报告

【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]

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

图扫描的作用及其显示

如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,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:

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,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

李萨如图形举例表

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,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

I12 345示波器计数器频率f0(KHz)55.454 21.210 15.328 8.16964.4138 示波器测量频率f1(KHz)57.422.3 15.88.194.38信号发生器频率f2(KHz)55.4521.21 15.338.174.42百分差

3.5%5.1%3.1%0.2%-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

I12345示波器测量电压(V)5.684.523.642.961.84信号发生器显示电压(V)5.34.6 3.6 3.0

1.8 百分差7.2%-1.7%1.1%-1.3%2.2%

3、李莎如图形观察

fy : fx1:11:21:3李萨如图形 nx

ny

fy(Hz)

fX(Hz)1

1

50

501

2

50

1001

3

50

1504、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

(2) 函数信号发生器测频

f=55.45 KH 或

(3) 示波器测量电压

V1=5.68V 或

(4) 函数信号发生器测量电压

V2=5.3V 或

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

要求调节按钮标记现象示波器输入接地GND左下角有中间水平一条直线选择输入通道CH1或CH2相应指示灯亮选择信号输入方式AC/DC交流~直流根据输入通道选择触发源SOURCE右下角有CH1-CH2-。。。变化根据信号选择耦合方式COUPLING右下角有AC-HFR-。。变化纵向调节VOLTS/DIV图形纵向缩放横向调节TIME/DIV图形横向缩放调节图形稳定LEVELTAG亮图形稳定测量物理量的选择COURSOREΔT-ΔV-1/ΔT变化标尺变化选择操作标尺TRK标尺上有 出现位置变化移动操作标尺旋VARIABLE标尺移动切换移动标尺的粗调细调按VARIABLE处于校准状态按TIME/DIVVAR红灯灭

1

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