示波器的使用及声速的测定

1、示波器的使用及声速的测定示波器的使用及声速的测定郑州大学物理实验中心v实验目的实验目的：v1、掌握示波器的工作原理及调节方法。 2、掌握信号发生器的调节方法。 3、学会用驻波法和相位比较法测量声速。 4、学会用示波器测量相位差。 示波器是如何工作的根据测量需要调整示波器1 基本调节v“辉度”调节旋钮 用于调节光点的亮度。v“聚焦”调节旋钮 用于调节光点的清晰度。v“迹线旋转”调节旋钮 调节扫描基线与水平刻度平行。v电源指示灯 电源接通时灯亮。v电源开关 当开关按下时，电源接通，指示灯亮；开关松开，电源关闭，指示灯熄。v垂直移位旋钮 用于调节轨迹在屏上的垂直位置。2 观察波形时的调节v22触发方

2、式选择开关 自动（AUTO）：当无触发信号输入时，屏上显示扫描光迹，一旦有触发信号输入，电路自动转换为触发扫描状态，调节电平“LEVER”可使波形稳定地显示在屏上；常态（NORM）：无信号输入时，屏上无光迹显示，有信号输入时，触发电平调节在合适位置上，电路即被触发扫描。v1718信号输入端 被测信号由此输入到示波器的两对偏转板上。当信号接入17或18通道时，分别选择Y1或Y2按键。v20电平调节旋钮 用于调节被测信号在某一电平上触发扫描。v1516输入耦合开关 分别用于选择和输入信号的耦合方式。“AC/DC”开关按下时交流耦合方式，信号中的直流成分被隔断，用于观察被测信号的交流成分，“AC/D

3、C”开关松开，选择直流耦合方式，适用观测包含直流成分的被测信号。当“GND”开关按下时，输入信号接地，用于确定输入信号为0时光迹所处的位置。3 测量电压 频率时的调节v1112电压衰减器 分别用于通道和通道中信号的衰减与放大，调节此旋钮可改变示波器的偏转因数，偏转因数从5mv/div5v/div,按1，2，5顺序分10档。v1314电压衰减微调旋钮 分别用于连续改变通道和通道中信号的衰减与放大，调节此旋钮也可改变示波器的偏转因数。在作定量测量的时候，此旋钮应顺时针旋足。v24扫描频率调节旋钮 用于调节扫描信号的频率，调节此旋钮，改变了光点沿x方向的扫描速度，扫描速度从0.2s/div0.5s/

4、div,按1，2，5进位分20档。当旋钮位于“xy”位置时，通道信号加到水平偏转板上，通道加到垂直偏转板上，用作xy显示。v25扫描频率微调旋钮 用于连续调节扫描信号频率，调节此旋钮，改变了光点沿x方向的扫描速度，作定量测量时，此旋钮应顺时针方向旋足。关于里李萨如图形信号发生器的调节v频率显示窗口 显示输出信号的频率。v幅度显示窗口 显示函数输出信号的幅度。 v点频输出端 输出标准正弦波100Hz信号，输出幅度2V。v函数信号输出端 输出多种波形的函数信号，输出幅度为20V。v函数信号输出幅度调节旋钮 ，输出电压由幅度显示窗口 读出。v输出波形对称性调节旋钮 调节此旋钮可改变输出信号的对称性，

5、当电位器处于“关”位置时，输出对称信号。v12输出波形选择旋钮 可选择正弦波、三角波和方波输出。v14频率微调旋钮 此旋钮可微调输出信号频率。由频率显示窗口读出频率。（不要乘以倍率，注意单位显示。）v1516倍率选择旋钮 每按一次此旋钮可递减（或递增）输出频率的1个频段， 频率增减10倍。v11输出信号幅度衰减开关 按下“20dB”（或“40dB”）键时，信号被衰减成20dB(或40dB)后输出。v17整机电源开关 。 示波器、信号发生器、声速测定仪之间的连接（说明同轴电缆）v1.驻波法：v2.相位法：声速测定仪的谐振频率的调整v 转动距离调节手把，使声速测试仪的发射端和接收端的两个端面相距为

6、1cm左右，并使两个端面保持平行。调节信号发生器的频率（换能器的谐振频率为37KHz左右），观察示波器上波形幅度的变化，当接收到的信号幅度最大时，记录信号发生器的频率f（f为谐振频率），并在实验中保持f不变。 驻波法测量声速的原理 由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，叠加后合成波为：vy = ( 2Acos2x/) cos2ftvcos2x/=1 的各点振幅最大称为波腹，对应的位置：vX =n/2 ( n =0,1,2,3)vcos2x/ = 0 的各点振幅最小称为波节，对应的位置：vX = (2n+1) /4( n =0,1,2,3)v因此只要测得相邻两波腹的位置Xn、

7、Xn-1即可得半波长（ Xn-Xn-1） ，可算出声速。相位比较法测量声速v从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差： = 2x/其中是波长，x为S1和S2之间距离。因为x改变一个波长时，相位差就改变2 。利用李萨如图形就可以测得超声波的半波长。测量两个同频率的信号的相位差？v将声速测定仪的发射端和接收端的信号输入Y1Y2通道，开关“CHOP”按下， 两通道中的信号断续显示，先测出一个完整波形在水平方向的长度XT然后再测出两个波形上对应点（零点或峰值点）的水平距离X，相位差为：= X/ XT 360数据处理1驻波法实验数据频率f = KHz 室温t = L = Xi+5Xi序号 1 2 3 4 5 6 7 8 910Xi（cm)Xi+5Xi LiLL LL计 算vA类不确定度 v 波长v声速v当温度为t 时，空气中声速 251)() 15( 5114