示波器的使用

　　电子示波器又称阴极射线示波器。它是利用示波管内电子束在电场中的偏转，显示电信号随时间变化波形的一种观测仪器，它不仅可以定性观察电路的动态过程，还可以定量测量电信号的电压、电流、周期、频率、相位等各种参数，配以各种传感器，还可以用于各种非电学量(压力、声光信号等)的测量，是一种用途极为广泛的测量与观测仪器。在器件检修方面起着重要的作用。实验室中使用的主要有模拟示波器和

数字示波器两种。

　　一、实验目的

　　1、了解示波器的结构和工作原理

　　2、学会用示波器观察电信号的波形、并测量其电压大小和频率

　　3、熟悉用李萨如图形法测定未知正弦信号的频率

　　二、实验原理

　　1、示波器的结构和原理

　　电子枪：发射电子并形成很细的高速电子束

　　灯丝通电后加热阴极发射电子。

　　控制栅极上加有比阴极更低的负电压，用来控制阴极发射的电子数，从而控制荧光屏上显示光点的亮度(辉度)。

　　第一阳极和第二阳极加有直流电压，使电子在电场作用下加速，并具有静电透镜的作用，能把电子束会聚成一点(聚焦)。

　　偏转系统：控制电子束在垂直方向和水平方向偏转

　　在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变。

　　容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电压成正比。因而可将电压的测量转化为屏上的光斑偏离距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。

　　二、示波器显示波形原理

　　李萨如图形

　　实质：沿Y轴方向的正弦运动与沿X轴方向的正弦振动合成的一种合运动。

　　当两者的频率成简单的整数倍关系时，荧光屏上就显示一稳定的封闭的曲线所构成的李萨如图形。

　　nx、ny分别表示李萨如图形与外切水平线及外切垂直线的切点数，则其切点数与正弦波频率之间有如下关系：

　　利用李萨如图比较两个信号之间的相位差：

　　相同频率不同相位时的李萨如图形

　　三、实验仪器

　　四、实验内容

　　1.用X轴的时基测量信号的时间参数

　　(1)测量示波器自备方波输出信号的周期(时基分别为0.1ms/cm,0.2ms/cm,0.5ms/cm);

　　(2)选择信号发生器的对称方波接Y输入，信号频率为200Hz-2kHz(每隔200Hz测量一次)，选择示波器合适的时基，测量对应频率的厘米数、周期和频率(注明X轴的时基);

　　(3)选择信号发生器的方波接Y轴，选择不同的频率，测量各频率的周期的占空比;

　　(4)选择信号发生器的输出为三角波，测量各个频率时的上升，下降时间以及周期。

　　2.观察李萨如图形并测量频率。

　　五、数据记录与处理

　　1.用X轴的时基测量信号的时间参数

　　(1)测量示波器自备方波输出信号的周期(时基分别为0.1ms/cm,0.2ms/cm,0.5ms/cm)：

　　(2)选择对称方波接Y输入，测量对应频率，作 信号频率~测量频率 曲线：

　　(3)选择方波接Y轴，测量各频率的周期的占空比，作 信号频率~测量频率 曲线：

　　(4)选择信号发生器的输出为三角波，测量各个频率时的上升，下降时间以及周期：

　　2. 观察李萨如图形并测量频率(注：由于实验室里面采用数字信号发生器，在此实验中只需设定好X，Y的信号频率，观察图像即可)

　　六、思考题

　　1.用示波器测频率有何有优缺点?

　　2.在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形?

　　3.假定在示波器的y轴输入一个正弦电压，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是多少?这是否是测量信号频率的好方法?为什么?