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2022-06-11 02:35:06 |来源:hth华体会最新网站 作者:hth华体会网页版

  本文大多数内容(包括实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、思考题)均源于大学物理实验指导书,并非本人原创,其余均为本人原创。

  实验数据均为本人经过实验得出,放在这里是为了展示完整的实验报告,并供读者参考和学习,请端正学习心态,切勿抄袭、无故修改、伪造实验数据!

  示波器顾名思义,即是显示电压波形的电子仪器。它可以将电压随着时间变化的规律通过图形显示出来。频率为50Hz,有效值为220V的交流电的波形如下左图所示,但是要想用示波器将波形显示在示波器的屏幕上,关键的问题是需将“t”这个时间信号转变成人眼能够观察到的很形象的信号。那么,示波器是如何将时间信号转变成光点位移的具体信号呢?

  首先,要清楚示波器的光点是怎样形成的?如右上图所示,这是示波器中的显示部件示波管的结构图,当示波器接上电源后,示波管中的热阴极会因发热而产生电子,经过电子枪和偏转极形成的电子流会击在荧光屏上,使得荧光屏某位置发光,即在该位置形成光点。若偏转极未加任何信号,光点应该在荧光屏的几何中心x0处,如下左图所示。要想光点移动(实际上是电子束打在屏上的位置的变化),就必须在X1一X2极板上加上可变化的电压,这样才使得电子束由于加在极板上的电压不同而导致电子束偏转角度不同,最终使光点在屏上的位置不同,给人的感觉就像是光点在移动。示波器内部会产生如下右图所示的锯齿电压,也就是所说的扫描电压,该电压的特征是周期性的。在一个周期内电压满足U=Kt+C,即电压与时间呈线性关系,该电压是加在偏转极X1—X2上的,它将控制电子束击在屏上的位置。若我们以屏幕上过几何中心点的横线为X轴,以几何中心点为原点,那么可以看出在一个周期时间内,电压U和位置x的对应关系。

  从上表中可以看出在一个周期内,光点在屏幕上的位置与时间是一一对应关系。这样就达到了用光点在横轴上位置的变化规律来代替时间的变化规律。当扫描电压达到Umax后会突然降到一Umax,从而又开始新一轮的位置变化,这就是我们在示波器中看到的扫描线。若是t比较大,可以看出光点从屏幕的左边缓慢地朝右边移动,若t比较小(小于0.1s),那么在屏幕上显示的就是一条扫描线了。它反映了在一个周期内时间的变化规律,可以看作时间轴。有了时间轴,再在Y1—Y2的极板上加上待观察的信号,那么光点的位置随时间在X轴上变化的同时,还会在Y轴上随着时间有幅度地变化,最后在屏幕上显示的就是如最左上图所示的变化曲线。

  为了在荧光屏上得到稳定不动的信号波形,采用被测信号来控制扫描电压的产生时刻,称为触发扫描。调节触发电平的高低,使被测信号达到某一定值时,扫描电路才开始工作,产生一个锯齿波,将被测信号显示出来。由于每次被测信号都达到这一定值时,扫描电路才工作,产生锯齿波,所以每次扫描显示的波形都相同。这样一来,在荧光屏上看到的波形就稳定不动。下图表示了触发扫描的原理。

  数字示波器与模拟示波器在电路结构和原理上有许多不同之处,其中最为本质的区别就在于模拟示波器直接采集并显示被测信号;而数字示波器则将输人的模拟信号通过处理器转换为数字信号并进行处理后,再将其还原成模拟信号显示。

  在数字示波器输入端输人的模拟信号经放大器放大后,通过A/D转换器转换为数字信号再存人采集存储器,然后由触发器给出触发信号将采集并存储的数字信号传输给显示处理器,在示波器屏幕上显示输人信号。另外,同时将采集并存储的数字信号传输给示波器的测量与分析系统,它可以运用示波器内安装的各种应用软件对信号进行各种处理,包括存储、放大、自动测量、数学运算等。同时还可以将信号从数字示波器输出,包括存储到软盘、硬盘、输出到打印机等。

  采样率是数字示波器的重要参数。采样的过程是通过A/D转换器来实现的,就是将进入示波器的连续信号进行离散化、数字化,以方便后面的存储、显示。采样率即是A/D转换器的转换速率,单位是S/s或Sa/s,即Sample/second,每秒钟的采样数。

  ①电平:TTL脉冲低电平不大于0.4V,高电平不小于3.5V,CMOS脉冲波低电平不大于0.5V,高电平5V~14V连续可调。

  (2)按下AUTO键,示波器将自动使波形显示达到最佳状态。可调节垂直、水平档位,在示波器上显示出占满屏幕80%范围的一个完整图形。将波形分别画在准备好的坐标绘图纸上,对应地记录示波器的扫描频率fx。

  (3)主要调整扫描周期旋钮、函数信号发生器的频率、触发电平旋钮配合信号发生器的信号幅度、示波器的显示幅度。

  器的扫描信号周期选择在0.1 ms/div,再调节函数信号发生器中的频率调节旋钮,直至示波器上显示一个稳定的图形,这样就确定出函数信号发生器输出正弦波的额率为1kHz。

  显示出1、2、1/2个正波形,并将图形描在预先准备好的坐标纸上,记下每次示波器上的扫描信号周期所对应的时间。

  (6)按下中间的菜单MENU按键,在屏幕上弹出的菜单中选择“时基”菜单,在弹出的子菜单中选择“X-Y”选项即可显示李萨如图形,按下运行控制栏的 RUN/STOP可使李萨如图形静止。

  (8)分别调出1:1、1:2、2:1的李萨如图形,要求将李萨如图形分别画在准备好的坐标绘图纸上,对应记录信号的频率fx和fy。

  (2)按下菜单操作键的第一个键(完全可以根据屏幕提示决定操作),选择信源(CH1或CH2)。

  (3)按下菜单操作键的第二个键,选择测量类型为电压测量,在电压测量弹出的菜单中选择参数为方均值根(即为有效电压)。

  本次实验学会了如何使用示波器,比如图形的缩放、图形位置的调整等,还对信号发生器的操作有初步的学习,比如信号波形的切换、参数的调整等。

  2. 示波器时间灵敏度为0.2ms/div,示波器屏幕(10div)显示两个完整的波形,信号发生器频率为(A)

  5. 用示波器观察正弦电压信号。把电压信号接入示波器y输入,观察到5个连续的正弦波,如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形,应调节(B) 钮。

  7. (判断题)在李萨如图形的测量中,接入Y1输入端的信号被认为是Y信号,接入Y2输入端的信号被认为是X信号。

  10. (判断题)配合传感器,示波器还可以用于非电量的测量,如压力、声光信号和各种生理参数。