*实用文库汇编之《示波器的使用》实验示范报告*
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【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
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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：
fy?n n=1,2,3, fx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
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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
fyfx?nx ny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
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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 I 1 2 3 示波器计数器频率f0(KHz) 示波器测量频率f1(KHz) 信号发生器频率f2(KHz) 百分差 55.454 57.4 55.45 3.5% 21.210 22.3 21.21 5.1% 15.328 15.8 15.33 3.1% 4 8.1696 8.19 8.17 0.2% 5 4.4138 4.38 4.42 -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 I 1 2 示波器测量电压(V) 信号发生器显示电压(V) 百分差 5.68 5.3 7.2% 4.52 4.6 -1.7% 3 3.64 3.6 1.1% 4 2.96 3.0 -1.3% 5 1.84 1.8 2.2% 3、李莎如图形观察 fy ： fx 1：1 李萨如图形 1：2 1：3 1 3 50 150 nx 1 1 ny 1 2 fy(Hz) 50 50 fX(Hz) 50 100 4、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 ?f?f?Ef?57.4?3%?1.72?2KHz
f?57.4?1.8KHz或f?57?2KHz
（2） 函数信号发生器测频
f=55.45 KH ?f?f?Ef?0.01?55.45?1%?0.01?0.56KHz或0.6KHz
f?55.45?0.56KHz或f?55.4?0.6KHz
（3） 示波器测量电压
V1＝5.68V ?V1?V1?EV?5.68?3%?0.16V或0.2V
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V1?5.68?0.16V或V1?5.7?0.2V
（4） 函数信号发生器测量电压
V2＝5.3V ?V2?V2?EV?1字?5.3?15%?0.1?0.81V或0.9V
V2?5.30?0.81V或V2?5.3?0.9V
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 示波器输入接地 选择输入通道 选择信号输入方式 根据输入通道选择触发源 根据信号选择耦合方式 纵向调节 横向调节 调节图形稳定 测量物理量的选择 选择操作标尺 移动操作标尺 切换移动标尺的粗调细调 处于校准状态 调节按钮 GND CH1或CH2 AC/DC SOURCE COUPLING VOLTS/DIV TIME/DIV LEVEL COURSORE TRK 旋VARIABLE 按VARIABLE 按TIME/DIV 标记 左下角有 相应指示灯亮 交流～直流 右下角有CH1-CH2-。。。变化 右下角有AC-HFR－。。变化 现象 中间水平一条直线 图形纵向缩放 图形横向缩放 图形稳定 标尺变化 位置变化 标尺移动 TAG亮 ΔT-ΔV-1/ΔT变化 标尺上有 VAR红灯灭 出现 5
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