• 示波器使用大学物理实验报告(免费)

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    《示波器的使用》实验报告

    【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?#30001;?#27874;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?#31995;?#31227;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?#30001;蟈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?#23454;?#27604;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)?#30740;?#20934;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?#23454;?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

    I

    1

    2

    3

    4

    5

    示波器计数器频率f0(KHz)

    55.454

    21.210

    15.328

    8.1696

    4.4138

    示波器测量频率f1(KHz)

    57.4

    22.3

    15.8

    8.19

    4.38

    信号发生器频率f2(KHz)

    55.45

    21.21

    15.33

    8.17

    4.42

    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

    I

    1

    2

    3

    4

    5

    示波器测量电压(V)

    5.68

    4.52

    3.64

    2.96

    1.84

    信号发生器显示电压(V)

    5.3

    4.6

    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 : fx

    1:1

    1:2

    1:3

    李萨如图形

    nx

    ny

    fy(Hz)

    fX(Hz)

    1

    1

    50

    50

    1

    2

    50

    100

    1

    3

    50

    150

    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

    (2)函数信号发生器测频

    f=55.45 KH

    (3)示波器测量电压

    V1=5.68V

    (4)函数信号发生器测量电压

    V2=5.3V

    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?#31181;?#26377;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?#23631;?p>

    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

    LEVEL

    TAG亮

    图形稳定

    测量物理量的选择

    COURSORE

    ΔT-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?#20540;?#32454;调

    按VARIABLE

    处于校准状态

    按TIME/DIV

    VAR红灯灭

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