示波器的调整和使用(测声速)

1、预习思考题:1.如果示波器是良好的，但由于各个旋钮位置并未调好，如果示波器是良好的，但由于各个旋钮位置并未调好，荧光屏上看不见亮点，问哪几个旋钮位置不合适可能荧光屏上看不见亮点，问哪几个旋钮位置不合适可能会造成这种情况？应该怎样操作才能找到亮点？会造成这种情况？应该怎样操作才能找到亮点？2.示波器和信号发生器都良好，但显示屏始终显示是二示波器和信号发生器都良好，但显示屏始终显示是二条直线，这是什么原因造成的？如何解决？条直线，这是什么原因造成的？如何解决？【实验介绍】【实验介绍】示波器是显示电信号随时间变化波形的一种观测仪器。它示波器是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

2、电路的动态过程，还可以定量测量电信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。配合各号的电压、电流、周期、频率、相位等各种参数。配合各种传感器，还可以用于各种非电量的测量，如压力、声光种传感器，还可以用于各种非电量的测量，如压力、声光信号和人体各种生理参数。它是实验室或生产设备中最常信号和人体各种生理参数。它是实验室或生产设备中最常用的仪器设备之一用的仪器设备之一【实验目的】【实验目的】1了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。2学会使用信号发生器。学会使用信号发生器。3学会正确使用示波器观察波形以及

3、测量电压、周期学会正确使用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。和频率。4. 声速测量声速测量示波器结构原理示波器结构原理基本调节旋钮CH1基准线CH2基准线信息字符，由【READOUT】旋钮调节亮度测试方波信号信号输入通道及调节旋钮扫描选择扫描方式选择测量功能选择触发模式选择水平调节扫描时间调节多功能旋钮外触发源输入端示波器面板示意图示波器面板示意图1、阴极射线管、阴极射线管如图所示，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荧光屏上，在屏上形成一亮点在一定范围内，亮点的位移与偏转板上高速打在荧光屏

4、上，在屏上形成一亮点在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。所加电压成正比。2、波形显示原理、波形显示原理图a（1）如果在）如果在Y轴偏转板上加正弦电压，波形轴偏转板上加正弦电压，波形如图如图a，而，而X轴偏转板不加任何电压，则电子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，方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图如图a。图b如果在如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，如图如图b所示。这时电子束在荧光屏上的亮点，所示。这时电子束在荧光屏上的亮点

5、，在波形线性上升时由左匀速地向右运动，当电在波形线性上升时由左匀速地向右运动，当电压突然返回（压突然返回（t = t1）时，亮点到达右端后马）时，亮点到达右端后马上回到左端。这一过程不断重复，亮点只在横上回到左端。这一过程不断重复，亮点只在横向运动，在荧光屏上看到的是一条水平线，如向运动，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图b。2、波形显示原理、波形显示原理（2 2）如果在）如果在Y Y轴偏转板上加轴偏转板上加正弦电压，又在正弦电压，又在X X轴偏转板轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成相垂直的两种位移

6、，其合成原理如图原理如图8-58-5所示，描出了所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。荧光屏上。 2、波形显示原理、波形显示原理（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 n = 1,2,3, （1） 要满足式(1),需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

7、近满足式（1）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。nffxy3.扫描与同步的作用扫描与同步的作用【实验原理】1坐标法信号测量的周期和电压峰峰值 周期T=t/div/ T ，频率 f=1/T 电压的峰峰值UPP=U/div U (div) 2光标法信号测量的周期和电压峰峰值周期T=T/n =(3.85ms/1)=3.85ms 电压的峰峰值UPP=U 3. 李萨如图形的原理yxxynnff1.基本调节基本调节接通电源开关，预热。接通电源开关，预热。基本调节：各调节旋钮置于居中位置。按下扫描选择按钮基本调节：各调节旋钮置于居中位置。按

8、下扫描选择按钮A ，调节，调节INTEN “辉度辉度”使扫描线亮度适中，过亮容易缩短示波器的使用寿命使扫描线亮度适中，过亮容易缩短示波器的使用寿命; 调调节节“FOCUS”使扫描线清晰使扫描线清晰; 调节调节READOUT显示信息字符；调节显示信息字符；调节X轴与轴与Y轴位移使扫描线位置居中。轴位移使扫描线位置居中。将示波器自带校准方波信号分别输入两通道，熟悉各功能旋钮的使用，将示波器自带校准方波信号分别输入两通道，熟悉各功能旋钮的使用，练习单一通道和双通道的基本操作方法。练习单一通道和双通道的基本操作方法。 实验内容：实验内容：2. 观察和测量各种波形信号（正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等）

9、观察和测量各种波形信号（正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等）将信号发生器输出信号输入将信号发生器输出信号输入CH2通道，选择触发源通道，选择触发源“SOURCE”为为CH2，使波形稳定；调节使波形稳定；调节“VOLTS/DIV”和和“TIME/DIV”得到一个以上完整周期且得到一个以上完整周期且图形尽可能占满屏幕的波形，观察和记录各信号的峰图形尽可能占满屏幕的波形，观察和记录各信号的峰-峰值、周期和频率。峰值、周期和频率。3. 观察李萨如图形观察李萨如图形 图形正弦波三角波锯齿波矩形波四脉方波八脉方波待测信号频率（kHz）电压灵敏度（VOLTS/DIV），单位：峰-峰垂直距离n1（格）电压峰-峰

10、值Up-p电压有效值U时间灵敏度（TIME/DIV），单位：周期个数nn个周期长度（格）信号周期T，单位：信号频率f，单位：1. 观测信号数据 【数据记录及处理】【数据记录及处理】2. 观察李萨如图形观察李萨如图形 fx=500.0Hz图形NxNyfy（Hz）fy / fx = Nx / Ny【课后思考题】【课后思考题】1. 用示波器观察波形时，如荧光屏上什么也看不到，会是那些原因，实验中应怎样调出其波形？2用示波器观察波形时，示波器上的波形移动不稳定，为什么？应调节哪几个旋钮使其稳定？3 测量时，为什么要将波形尽量调到满屏？n个周期长度尽量满屏？4. 示波器的扫描频率远大于或远小于Y轴正弦波

11、信号的频率时，屏上图形将是什么情形？声速的测定声速的测定【实验目的】【实验目的】1. 通过测定声波在空气中传播的速度，了解声波的特性。用共振干涉法和相位比较法测量空气中的声速，加深震动合成和波动干涉理论的理解。1.了解压电换能器的功能，进一步熟悉示波器、信号发生器的使用。超声信号发生器超声信号接收器测微鼓轮刻度尺图4 声速测定仪连接线路：连接线路：将信号源的正弦波信号输出端与声速测定仪的超声波发生器连接（内正外负），示波器CH1探极与正弦波信号输出端连接，示波器CH1探极与声速测定仪的超声波接收器连接，两换能器间的距离调到5cm左右。 打开信号源电源，输出波形选正弦波，输出频率在30kHz-4

12、0 kHz。仔细调节示波器，使屏幕上出现稳定的正弦波波形。此时示波器接收到的信号强度可能较弱，因此在调节时需适当提高示波器的电压灵敏度以便放大信号。 寻找换能器的谐振频率0。调节信号源的输出频率，将输出频率从30kHz逐步增大，同时仔细观察示波器屏幕上信号振幅的变化，当信号源的输出频率与换能器的谐振频率相差太大，示波器上显示出的波形振幅就会很小甚至就是一条水平线（如左下图），当信号源的输出频率与换能器的谐振频率接近甚至相等时，示波器上显示出的波形振幅达到最大（如右下图），此时信号源的输出频率就是换能器的谐振频率。【实验内容】【实验内容】2. 驻波法：逐步增加两换能器之间的距离，记录下每次信号振

13、幅变化到最大时的数据，此时接收换能器的位置li，连续测10点 1. 熟悉仪器请参照有关内容，熟悉信号源及示波器面板上各按钮和旋钮的作用以及它们的操作方法，特别应注意相关的注意事项。3.相位比较法保持相同连接，示波器水平显示选择X-Y，调节电压灵敏度，使屏幕上出现稳定的、大小适中的李萨如图形，逐步增加两块换能器间的距离，屏幕上的李萨如图形会做周期性的改变。选直线做初始状态，以后每当出现与初始直线斜率相同的斜线时记录下接收器的位置li，连续测10个点，将数据记录表格中 仪器条件、温度测量值及共振频率记录仪器分度值测量值声速测定仪鼓轮0.01mm0.005mm另表信号发生器1Hz1Hz37400Hz温度计【数据记录及处理】【数据记录