华南农业大学实验报告
专业班次 11农学班
题目 电子示波器的使用 姓名梁志雄
【实验目的】
1．了解示波器的主要结构和基本工作原理。
2．学会使用示波器和信号发生器。
3．学会用示波器观察信号波形。
4．学会用示波器观察李萨如图形并测量市电的频率。
【实验器材】
示波器、函数信号发生器、小变压器等。
【实验原理】
示波器的规格和型号很多，但不管哪种示波器都由图4-6-1所示的几个基本组成部分：示波管、竖直放大器（Y轴放大器）、水平放大器（X轴放大器）、扫描发生器、触发同步和直流电源等部分。
一、示波管
示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。如图4-6-2所示。
1．电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成，阴极是一个表面涂有氧化层的金属圆筒，灯丝通电加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面，它的电位比阴极稍低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔，然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整旋钮，就是通过调节栅极电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变屏上光斑的亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极，第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚焦”调节旋钮，就是调节第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。
2．偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，称为Y偏转板；一对水平偏转板，称为X偏转板。在偏转板上加上适当电压，当电子束通过时运动方向将发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。
3．荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测量光点位置用，在性能较好的示波管中，通常将刻度线直接刻在屏玻璃内表面上，使其与荧光粉紧贴在一起，以消除视差，使光点位置的测量更准确。
二、示波器显示波形的原理
1．扫描作用:
如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的将是一条竖直亮线。要显示出波形，必须同时在水平偏转板上加一个扫描电压，使电子束的亮点同时沿着水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，然后突然回到最小，此后再重复地变化。扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”，故称“锯齿波电压”。
在竖直偏转板上加正弦电压，同时在水平偏转板上加锯齿波电压，电子同时受竖直、水平两个方向的力的作用，则电子的运动为两相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压变化周期相等时，在荧光屏上将能显示出一个完整的正弦电压的波形图（随着时间的推移,X和Y信号同步周期性地出现），如图4-6-3所示。
2．同步作用
要在示波器荧屏上获得稳定的波形，被测信号的频率
必须为扫描电压（锯齿波）频率
的整数（
）倍，即有
（4-6-1）
如果被测信号与锯齿波两者频率不满足上述整倍数的关系，每次扫描显示的图形就不能重合，结果荧光屏上呈现向左或向右移动的波形，这样就难以对信号进行观察和测量。
电源电压不稳定或其他原因，都会引起被测信号和扫描信号频率的变化，所以必须设法使两者频率自动保持整数比，为此，可利用被测信号电压或与此有关的电压，去强迫控制锯齿波的频率，使之与被测信号频率保持整数比，这就是同步（或称为整步），用来控制锯齿波频率的信号则称为同步信号。
三、 李萨如图形
如果X、Y偏转板上加的电信号都是正弦波，当和之比为整数比时，电子束受到它们的合作用，光点将会描绘出特定的图形——李萨如图形,如图4-6-4所示。
图4-6-5给出了几种不同频率的李萨如图形。可以证明X、Y方向上正弦波的频率与李萨如图形在X、Y方向的切点数
、
有如下关系
（4-6-2）
根据已知频率可以利用李萨如图形求出未知频率。
【实验内容】
1.打开示波器电源开关，预热2－3分钟。
2.将扫描开关逆时针方向旋至X-Y位置，扫描方式置于“自动”。“CH1”、“CH2”通道“接地”。此时荧光屏上看到一个亮点，这是由阴极发射出来的一束电子经聚焦、加速到达荧光屏。调节“辉度”、“聚焦”“
”、“
”，使亮点亮度适中且处于居中位置。
3.将扫描开关顺时针方向调节（扫描功能打开）。荧光屏上的亮点开始移动，调节扫描速率，直至观察到一条水平线。然后关闭扫描开关，即扫描开关逆时针方向旋至X-Y。
4.打开信号源开关，按下“100”和“～”，调节频率使之在50Hz左右。将“CH1”的接地弹起，将“方式”的“CH1”按下，荧光屏上出现一条水平线，调节CH1的偏转因子开关，可以改变水平线的长度。即CH1通道的正弦波是加在水平方向。将扫描开关顺时针方向旋转时（此时打开扫描功能，水平方向为扫描锯齿波），CH1通道的正弦波加在竖直方向，随即正弦波展开。
5.同上步骤观察“CH2”通道的正弦波形，记录两相邻波峰或波谷间距
，计算“CH2”通道输入正弦波周期及频率。
6.在CH1通道和CH2通道均为正弦波时，将扫描开关逆时针方向旋至X-Y位置，此时荧光屏上出现一个变化的封闭的李萨如图形。将“CH2”通道的信号为未知，频率
大约50Hz左右，保持不变。调整“CH1”输入信号的频率fx，至封闭图形稳定或缓慢变化。
7.记录不同李萨如图形“X”、“Y”方向的切点数、“CH1”通道的输入信号频率fx。
8.根据
计算。
9.将“CH1”信号接地，此时荧光屏上为一条竖线。
10.记录“CH2”通道的灵敏度选择开关的读数（此时要求关掉“CH2”通道微调灵敏度选择开关）。
11.从荧光屏上直接读出该竖线的长度M。计算出交流信号的峰峰值和有效值。
【数据处理】
格×＿s/格；
表4-6-1 用李萨如图形测频率
格×＿VOLTS/格；
。
【注意事项】
1．认真阅读有关仪器的介绍，掌握所使用的示波器、信号发生器面板上各旋钮的作用后再进行操作。
2．为了保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能太强，而且也不能让光点长时间停在荧光屏的一个位置上。在实验过程中，如果短时间不使用示波器，可将“辉度”旋钮调到最小，不要经常通断示波器的电源，以免缩短示波管的使用寿命。
3．示波器上所有开关与旋钮都有一定强度与调节角度，使用时应轻轻地旋转，不能用力过猛。
【思考题】
1．如果
轴信号的频率比
轴信号的频率
大得多，示波器上看到什么情形？相反，若比小很多，又会看到什么情形？控制件的作用
第二篇：电子测量及仪器实验 2 示波器的使用
