实验报告-电子示波器使用

大学物理实验报告

实验3-8 电子示波器的使用

实验任务

1、学会用示波器测量各种波形的电压幅度和周期。

2、能够调节出稳定的李萨如图形，并测出被测信号的频率。

实验仪器、物品及设备

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

重要仪器简介

电子示波器基本构造：1、电子射线示波管；2、扫描发生器；3、同步电路；4、放大部分；5、电源部分。

电子射线示波管：是示波器的核心，它由电子枪、偏转系统和荧光屏组成，密封在一个真空玻璃壳内，作用原理是通过加压使电子射线偏转。

扫描发生器：在水平方向或者垂直方向上加电压，使得荧光屏上出现扫描线。

同步电路：为了观察到稳定的波形，要求Y轴电压信号的周期是X轴的整数倍。而为保证X轴和Y轴信号严格同步，同步电路中采用同步触发，即只有一个信号达到某一确定的状态才对另一信号开始扫描。

放大电路：示波器内设有衰减器和放大器，对小信号进行放大，对大信号进行衰减。

电源：为示波器各部件提供所需电压。

实验原理

利用示波器所做的任何测量，归根结底都是对电压的测量。测量电压时，一般测量其峰-峰值。将被测波形移至示波屏幕中心位置，调节灵敏度开关使波形在屏幕有效工作面积内。利用刻度线读出峰-峰值对应的垂直距离y，则电压的峰-峰值

SKIPIF 1 < 0 =y(cm)·Y轴灵敏度选择（V/div或 SKIPIF 1 < 0 /div)

测量波形的周期时，调节扫描速度选择开关，使荧光屏上显示出2~3个波形周期，读出一个波形周期所对应的水平距离x，则该波的周期为

T=x(cm)·X轴扫描速度选择（s/div、ms/div或 SKIPIF 1 < 0 /div）

李萨如图形：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，则和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。李萨如图形可以用来测量未知频率，令 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 分别代表X轴和Y轴偏转板上的电压频率， SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 分别代表X和Y方向上的切线和图形相切的切点数，则有

SKIPIF 1 < 0 = 1 \* GB3 ①

如果已知 SKIPIF 1 < 0 ，则由李萨如图形和式 = 1 \* GB3 ①可求出 SKIPIF 1 < 0 。

实验步骤

1、熟悉示波器和信号发生器面板各旋钮的作用，并将各开关置于指定位置，如扫描微调、电压灵敏度微调置校准档（顺时针旋至底）、扫描方式（置自动）、触发源选项（置CH1或CH2）、耦合方式(置AC)。

2、接通电源，并打开开关预热三分钟，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、光迹旋钮等控制键，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。读出垂直距离y和水平距离x，得到波形的电压峰-峰值和周期。

4、将扫描速度选择开关顺时针旋到“X-Y”位置，分别调节CH1和CH2通道的灵敏度旋钮，使荧光屏上显示的两个波形幅度相近，满满改变标准频率，当荧光屏上形成稳定的李萨如图形时，观察图形，并测出未知信号的频率。

实验数据记录及处理

频率测量结果记录

信号发生器

示波器

测量结果

频率/Hz

电表电压/V

输出衰减/dB

Y轴灵敏度

y

扫描速度

x

SKIPIF 1 < 0

T

1000

2

0

1V/格

4.2格

0.2ms/格

5格

4.2V

1ms

500

2

0

1V/格

4.2格

0.5ms/格

4格

4.2V

1ms

李萨如图形观测记录

SKIPIF 1 < 0

1

2

3

3

SKIPIF 1 < 0

1

1

1

2

SKIPIF 1 < 0

1

0.5

0.33

0.66

SKIPIF 1 < 0

1.0kHz

1.0kHz

1.0kHz

2.0kHz

SKIPIF 1 < 0

1.0kHz

2.0kHz

3.0kHz

3.0kHz

SKIPIF 1 < 0

1

0.5

0.33

0.66

七、数据处理

1、测量信号的电压和周期。

将输出衰减设为0dB，根据实验所得数据有：

当频率f=1.0kHz时候：Upp=y(diu)·Y轴灵敏度（V/div）=1×4.2V=4.2V

T=x(diu)·扫描速度（V/div）=0.2×5ms=1.0ms

当频率f=1.0kHz时候：Upp=y(diu)·Y轴灵敏度（V/div）=1×4.2V=4.2V

T=x(diu)·扫描速度（V/div）=0.5×4ms=2.0ms

将以上数据填入表格中。

观测李萨如图形并测频率。

根据实验所得数据，计算 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，将所得数据填入表格中。

八、实验结论

通过实验所得数据算出的Upp、T与通过所设定的电压幅值、频率算出的Upp实、T实比较，在误差允许的范围内近似相等，说明实验比较成功。

通过实验数据计算，可以验证出 SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ，说明知道李萨如和频率fx的情况下，可以求得频率fy

九、误差分析

1、. 示波器上显示的荧光线较粗，取电压值时的荧光线间宽度不准，使电压值不准，人为读数不准。

2、机器系统存在系统误差。

3、信号发生器不协调。

十、思考题

1、如果Y轴信号的频率 SKIPIF 1 < 0 比X轴信号频率 SKIPIF 1 < 0 正大很多，示波器上看到什么情形？相反 SKIPIF 1 < 0 比 SKIPIF 1 < 0 小很多又会看到什么情形？

答：示波器X为扫描信号，一般为 锯齿波。如果是第一种情况，会看到示波器上Y信号图形被左右拉伸得很长。若为第二种情况，有可能会看到一条竖线水平移动。

用示波器测信号频率有什么优点？

答：（1）直观的得到时域图像，有的示波器也可以得到频域的特性，可以测信号电压、电流、频率、周期、有效值、均方根值

（2）设置自动触发捕捉信号。