示波器的原理及使用.ppt

1、,示波器的原理和使用,示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法示波法。,预习提要,1示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。 2示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？ 3扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。 4. “同步

2、”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？ 5电压、频率如何测量?,一、实验目的,了解示波器的构造和工作原理 学会利用示波器来测量电压和频率 掌握李萨如图形的基本原理和用途,二、实验仪器,数字示波器：UTD2102CEL,波形发生器：UTG9020D,三、实验原理-示波器的结构和原理,三、实验原理-示波器的结构和原理,灯丝通电后加热阴极发射电子。 控制栅极上加有比阴极更低的负电压，用来控制阴极发射的电子数，从而控制荧光屏上显示光点的亮度（辉度）。 第一阳极和第二阳极加有直流电压，使电子在电场作用下加速，并具有静电透镜的作用，能把电子束会聚成一点（聚焦）。,三、实验原理-示波器的结构和原理

3、,偏转系统：控制电子束在垂直方向和水平方向偏转,在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变。 容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电压成正比。因而可将电压的测量转化为屏上的光斑偏离距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。,1.示波管的基本结构,电子枪 偏转板 荧光屏,正弦电压 + 可调节直流电压,亮线在竖直方向平移,三、实验原理-示波器显示波形原理,示波器如何显示被测信号,增加水平方向的偏转板，使电子束产生水平方向的移动。,用线性变化的锯齿波展开被测信号:,t,uY,T,T,扫描（sweep）：,用线性信号展开被测信号的过

4、程。,同步（in-phase）,TX= N TY,使被测信号在屏幕上稳定下来。,三、实验原理-示波器显示波形原理,三、实验原理-示波器显示波形原理,当两频率比值不是整数时的波形,三、实验原理-示波器显示波形原理,此时合成波形交叠显示 难于观察,三、实验原理-李萨如图形,李萨如图形：沿Y轴方向的正弦运动与沿X轴方向的 正弦振动合成的一种合运动。,当两者的频率成简单的整数倍关系时，荧光屏上就显示一稳定的封闭的曲线所构成的李萨如图形。 nx、ny分别表示李萨如图形与外切水平线及外切垂直线的切点数，则其切点数与正弦波频率之间有如下关系：,三、实验原理-李萨如图形,频率为2:1时的lisaru图形成过程

5、,三、实验原理-李萨如图形,两个相互垂直的不同频率简谐振动的合成,李萨如图形,四、数字示波器,面板控制件,显示界面,五、实验内容,1、完成数字示波器的使用练习要求的内容，熟悉示波器的使用； 2、测正弦交流电压 ：信号发生器的输出端接示波器的“CH1输入”端，观察正弦、方波、三角波等的波形。调整波形稳定、清晰并定位于荧光屏的中央。根据屏幕的坐标刻度，读出被测正弦信号最高点至最低点所占高度，即信号电压的峰-峰值b(div )，读出Y轴灵敏度a (v/div )，则被测正弦信号电压的峰-峰值为 ；调整示波器为电压测量，读出正弦信号的电压幅度。记录数据于表1中。,表1 测正弦交流电压数据,3、测正弦信

6、号的频率 ：根据屏幕的坐标刻度，读出被测正弦信号一个完整波形对应的时间值b(div )，读出X轴灵敏度a (v/div )，则被测正弦信号周期为（S），频率为（HZ）。调整示波器为时间测量，读出正弦信号的周期为（S），频率为（HZ） 。记录数据于表2中。,表2 时间法测频率数据,4、观察李萨如图形 ：X-Y输入方式，CH1为Y轴输入，CH2为X轴输入。当两正弦波信号的频率的比值 为整数时，合成的轨迹为李萨如图形。,4、观察李萨如图形 ：以USB存储方式存为4 个BMP文件，粘贴在一页WORD文档中，并打印，,1、输入电压不应超过规定的最大输入耐压400V(DC+ACpp)。特别要注意当Y衰减开关放到“1”时，应防止过大的被测信号加入输入器，以免损坏仪器。 2、荧光屏上光点（扫描线）亮度不可调得过亮，并且不可将光点（或亮线）固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。 3、示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时用力适当。 4、双踪示波器的两路输入端Y1、Y2有一公共接地端，同时使用Y1和