用示波器测时间

1、实验题目：用示波器丈量时间实验目的：1.认识示波器的基来源理和构造；2.学习使用示波器察看波形和丈量信号周期及其时间参数。实验原理1示波器的基本构造示波器由示波管、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分构成。示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分构成，被封装在高真空的玻璃管内。电子枪是示波管的核心部分。1）阴极：实现电子发射。2）栅极：由第一栅极和第二栅极构成，只有少许电子经过第一栅极，第二栅极对阴极发射的电子奔向荧光屏起加快作用。3）第一阳极：第一阳极上加有几百伏的电压，形成一个聚焦的电场，当电子束经过此聚焦电场时，调理加在上的电压能够达到聚焦的目的。4）第二阳极

2、：第二阳极上加有1000V以上的电压。聚焦后的电子经过这个高压电场的加快获取足够的动能，使其成为一束高速的电子流。这些能量很大的电子打在荧光屏上可惹起荧光物质发光。5）偏转板：由两对互相垂直的金属板构成，在两对金属板上分别加以直流电压，以控制电子束的地点，适合调理这个电压值能够把光点或波形移到荧光屏的中间部位。（6）荧光屏：荧光屏能在高能电子的轰击下发光。辉光的强度取决于电子的能量和数目。在电子射线停止作用以后，余辉使我们能在屏上察看到光点的连续轨迹。垂直偏转板（y轴）及水平偏转板（x轴）所形成的二维电场，使电子束发生位移：VyVx（1）ySyVyxSxVxDyDx此中，S和D分别为偏转板的偏

3、转敏捷度和偏转因数示波器显示波形的原理在x轴偏转板上加一个随时间t按必定比率增添的电压Vxx周期性变化，而且因为发，V光物质的特别性使光迹有必定保存时间，于是就获取一条“扫描线”，称为时间基线。假如在x轴上加有电压的同时，在y轴上加电压，则电子束遇到水平电场和垂直电场的共同作用而体现二维图形。为了获取可观察的图形，一定使电子束的偏转多次重叠出现，即重复扫描。很明显，为了获取清楚稳固的波形，上述扫描电压的周期Txx）与被测信号的（或频次f周期Ty（或fy）一定知足TyTx，fxnfx，n=1,2,（2）n以保证Tx轴的起点一直与y轴周期信号固定一点相对应（同步），波形才稳固。不然，波形就不稳固而

4、没法观察。2用x轴时基测时间参数x轴扫描信号的周期，是以时基单位（ms/cm）来标示的，示波管荧光屏直径为10cm，则式（2）的Tx，由时基（ms/cm）乘上10cm，在实质丈量中，将式（2）有式（3）的形式Tx时基单位波形厘米数（3）式中的波形厘米数，能够是信号一个周期的读数（可测待测信号的周期）、正脉冲（或负脉冲）的信号宽度的读数或待测信号波形的其余参数。3用李萨如图形测信号的频次假如将不一样的信号分别输入到y轴和x轴的输入端，当两个信号的频次知足必定的关系时，在荧光屏大将显示出李萨如图形，可用丈量李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。两正交正弦电压的相位差必定，频次比为一个有

5、理数时，合成的圆形是一条稳固的闭合曲线。以下图是几种频次比时的图形，频次比与图形的切点数之间有以下关系：fy水平切线上的切点数fx垂直切线上的切点数实验内容和数据办理：1用x轴的时基测信号的时间参数（1）丈量示波器自备方波输出信号的周期（时基分别为cm，cm，cm）。哪一种时基测出的数据更正确为何时基（ms/cm）周期长度（cm）周期（ms）125第一种测出的数据更正确。因为屏幕上只显示了一个周期，而屏幕只有10cm，相当于放大了周期长度，减小了偏差，置信度较大（相关于ms/cm的时基减小了2倍读数偏差，相关于ms/cm的时基减小了5倍读数偏差）。（2）选择信号发生器的对称方波接y输入（幅度和

6、y轴量程任选），信号频次为200Hz2kHz（每隔200Hz丈量一次），选择示波器适合的时基，丈量对应频次的厘米数、周期和频次（注明x轴的时基）。以信号发生器的频次为x轴，示波器丈量的频次为y轴，作y-x曲线，求出斜率并议论。输出频次（Hz）2000所选时基（ms/cm）周期长度（cm）实测频次（Hz）2004001000作信号发生器频次（x轴）与实测频次（y轴）的散点图并线性拟合以下：25002000zH1500率频1000测实5000信号发生器的频次与实测频次的关系2R=0.9997实测频次（Hz）线性(实测频次（Hz）)2500信号发生器的频次（Hz）斜率为0.9935，而理论上斜率应当

7、是1.0000，所以，绝对偏差为：0.0065相对偏差为：(1.00000.9935)/1.0000*100%0.65%由斜率和图像的方差可得，实测频次和信号发生器的频次比较靠近，说明用用x轴时基测时间参数这类方法测对称方波频次比较正确。但因为在荧光屏上读数时，很难读准小数点第二位的数字，人为读数造成了必定偏差。（3）选择信号发生器的非对称方波接y轴，频次分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，丈量各频次时的周期和正波的宽度（或占空比），用内容（2）的方法作曲线。输出频次（Hz）2005001000200050001000020000所选时基（ms/

8、cm）周期长度（cm）正波宽度（cm）预设占空比（%）30实测频次（Hz）199500100050001000019940实测占空比（%）30353030303230302991作信号发生器频次（x轴）与实测频次（y轴）的散点图并线性拟合以下：信号发生器的频次与实测频次的关系2500020000zH15000率频10000测实50000信号发生器的频次（Hz）y=0.9974x+3.90942R=1实测频次（Hz）线性(实测频次（Hz）)斜率为0.9974，而理论上斜率应当是1.0000，所以，绝对偏差为：1.00000.99740.0026相对偏差为：(1.00000.9974)/1.000

9、0*100%0.26%由斜率和图像的方差和计算占空比的方差小于106数目级可得，实测频次和信号发生器的频次比较靠近，说明用用x轴时基测时间参数这类方法测非对称方波的频次和非对称方波的占空比也比较正确。但相同因为在荧光屏上读数时，很难读准小数点第二位的数字，人为读数造成了必定偏差。（4）选择信号发生器的输出为三角波，频次为500Hz、1kHz、丈量各个频次时的上涨时间、降落时间及周期。信号发一个周一个周上涨段降落段周期段生器的x轴时基期中的期中的周期实测频宽度宽度宽度频次（ms/cm）上涨时降落时（ms）率（Hz）（cm)（cm)（cm)（Hz）间（ms）间（ms）5005001000100015002察看李萨如图形并测频次用两台信号发生器分别接y轴和x轴（x轴选择外输入），取fx/fy1、1/2、2/3、3/4时，测出对应的fy和fx，画相关图形并求公用信号发生器的频次。fx1fyfx/fyfy(Hz)fx(Hz)11/22/33/4所以，fx的均匀值为，即为公共信号发生器的频次。思虑题1用示波器测频次有何优弊端答：长处：直观，计算简易。弊端：（1）丈量中出现的偏差较大，包含了对仪器调理的偏差和人为读数的偏差。（2）输出的图形不稳固。2在本实验中，察看李萨如图形时，为何得不到稳固的图形答：（1）手动调理的精度不可以达到输出频次的精度，不可以