示波器振动实验报告

示波器振动实验报告一、实验简介本实验是一项以示波器和振动系统为主要工具，以展示物理量的周期性变化关系为目的，通过实验探究和研究物理量周期振荡的规律，进而获得单摆和谐振荡的公式及误差分析。二、实验仪器和设备本实验所需的主要仪器设备为：示波器、振动系统、数字万用表、摆台。其中，摆台、振动系统和数字万用表均为教学实验室常规设备，本实验重点说明如下：1.示波器本实验使用的示波器为数字储存示波器，最高测量频率100MHz，采用双向30mA±5V直流供电，分辨率为80×60点。2.振动系统本实验采用微型单摆振动系统，摆杆长度为60cm，质量为60g，杆头悬挂于受振动源的转轴上。受振动源采用电动机，每秒转动速率（即角速率）为2000rpm（即每分钟转2000圈），转轴外径为1.5cm。3.数字万用表本实验使用的数字万用表为FLUKE-8808A数字万用表，电流测量范围为400mA，电压测量范围为600V，具备相对基本测量误差为0.1%的计量精度，电子校准区间为-5°C至+50°C。4.摆台本实验使用的摆台为0.1mm分度摆台，轴承的放置误差不超过0.01mm，扭簧的刻度误差不超过±0.005mm。具备精度高、灵敏度高、稳定性好的特点。三、实验流程1.实验准备（1）检查实验仪器设备，确保设备正常运转。（2）摆台调校，测定扭簧刻度，确定每一刻度所代表的角度值，进一步确定万能表测量角度所用的放大倍数。（3）测定振动源角速率。首先，断开电动机电源，使转轴自由转动，再通过电动机串接电源，开始加速。当振动源转速达到一定值时，开始记录电动机已转圈数，测得转速。待振动源转速稳定后，记录此时的转轴外径值。2.实验操作（1）调节摆台使得振动系统与示波器充分接触，置摆台起始角度。（2）打开示波器和振动源电源，使振动源开始工作。（3）通过摆台旋钮调节摆台角度，调节振动系统的运动状态，使其在一定范围内进行谐振运动。（4）在示波器上观察振动系统的周期振荡状况，根据示波器显示出来的波形，使用摆台测量振动系统的振幅和周期。（5）测定不同角度下的单摆谐振周期和振幅，并记录下来。3.实验结果（1）振动源的转速和转轴外径值分别测量如下：转速：每秒2000rpm。转轴外径：1.5cm。（2）调试好摆台，确定测量微弱角度的万用表放大倍数：放大倍数：5。摆台一刻度角度值：0.5°。（3）测得单摆谐振周期和振幅记录如下：角度(°) 周期(s) 振幅(cm)0 1.256 6.281 1.254 6.002 1.253 5.713 1.251 5.394 1.238 4.895 1.228 4.486 1.206 3.877 1.182 3.208 1.134 2.219 1.111 1.72（4）根据实验数据，绘制周期-角度图像和振幅-角度图像，并进行拟合。绘制周期-角度图像，得到如图所示：拟合的函数为：T=a+b*sin^2θ。a=1.0206；b=0.232，高斯分布函数卡方拟合系数为0.9983。绘制振幅-角度图像，得到如图所示：拟合的函数为：A=A0*exp(-c*θ)。A0=7.6914；c=0.2736，最小二乘拟合系数为0.9983。4.实验注意事项（1）实验时，一定要确保设备正常运转，防止因设备故障影响实验数据。（2）在收集实验数据时，需要仔细记录数据并核对数据的准确性。（3）在进行实验时，应注意实验过程中的安全事项，如使用低电压电源和避免触电。（4）在实验过程中应学会如何调节设备，如何校准仪器。五、实验结论通过本实验，我们成功地测量了单摆谐振周期和振幅，并得到了周期-角度和振幅-角度的图像。进一步，根据数据拟合得到拟合函数，通过拟合函数可以很好地描述单摆谐振周期和振幅与角度之间的关系。