大学物理实验--示波器的原理与使用教学内容.ppt

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1、大学物理实验-示波器的原理与使用大学物理实验-示波器的原理与使用郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用引引 言言在家电维修上的应用在家电维修上的应用11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用引引 言言在医疗上的应用在医疗上的应用11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用 在军事、气象、交通上的应用在军事、气象、交通上的应用11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用一、实验目的一、实验目的 1.1.了解示波器的结构和工作原

2、理；了解示波器的结构和工作原理；2.2.学习使用示波器观察各种信号波形，并会测学习使用示波器观察各种信号波形，并会测量电压、周期和频率等电学量的数值；量电压、周期和频率等电学量的数值；3.3.掌握观察李萨如图形，测量未知正弦信号的掌握观察李萨如图形，测量未知正弦信号的频率。频率。11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 1.1.示示波波器器的的基基本本结结构构:（1 1）示示波波管管（CRTCRT）（2 2）放放大大与衰减系统与衰减系统（3 3）扫描同步系统扫描同步系统（4 4）电源系统四个部分电源系统四个部分11/27

3、/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 （1 1）示波管（示波管（示波管（示波管（CRTCRT）UYA1：第一阳极：第一阳极G：控制栅极：控制栅极K：阴极：阴极F：灯丝：灯丝G：对应亮度旋钮：对应亮度旋钮A2：第二阳极：第二阳极 G A1 A2共同完成聚焦共同完成聚焦X：水平：水平偏转板偏转板Y：竖直偏转板：竖直偏转板荧光屏荧光屏11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 （2 2）放大和衰减系统）放大和衰减系统 为为了了适适应应被被测测信信号号幅幅值值的的

4、范范围围（从从最最小小幅幅值值到到最最大大幅幅值值），对对小小信信号号进进行行放放大大，对对大大信信号号进进行行衰衰减减，用用于于对对不不同同大大小小的的输输入入信信号号进进行行适适当当的的缩缩放放，使使其其幅幅度度适适合合于观测。于观测。11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 （3 3）扫描系统）扫描系统 扫扫描描系系统统的的作作用用是是产产生生锯锯齿齿波波扫扫描描电电压压(如如右右图图所所示示)，即即在在水水平平偏偏转转板板上上加加上上扫扫描描电电压压，使使电电子子束束在在这这个个电电压压的的作作用用下下匀匀速速地

5、地在在荧荧光光屏屏上上周周期期性性地地自自左左向向右右运运动动，这这一一过过程程称称为为扫扫描描。Uxt11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理Uxt11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 1.1.示波器的基本结构示波器的基本结构 (4)(4)电源电源11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 2.2.示波器显示波形的原理示波器显示波形的原理 如如果果只只在在水水平平偏偏转转

6、板板X X上上加加上上扫扫描描电电压压，而而竖竖直直偏偏转转板板Y Y上上不不加加电电压压，电电子子束束在在水水平平方方向向上上来来回回运运动动而而形形成成一一条条水水平平亮亮线线，如如果果只只在在竖竖直直偏偏转转板板Y Y上上加加上上交交变变电电压压，而而X X偏偏转转板板上上不不加加偏偏压压，电电子子束束在在竖直方向上动而形成一条亮线竖直方向上动而形成一条亮线。11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 如如果果在在Y Y轴轴偏偏转转板板和和X X轴轴偏偏转转板板上上同同时时分分别别加加上上正正弦弦电电压压和和扫扫描描

7、电电压压，电电子子束束同同时时受受竖竖直直和和水水平平两两个个方方向向电电场场力力的的作作用用，电电子子的的运运动动是是两两互互相相垂垂直直运运动动的的合合成成。当当扫扫描描电电压压与与正正弦弦电电压压变变化化周周期期相相等等时时，在在荧荧光光屏屏上上能能显显示示完完整整周周期期的的正正弦弦波波电电压压的的波形图波形图11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 为了获得稳定波形，为了获得稳定波形，X轴上的轴上的扫描周期扫描周期TX 和和Y 轴上被测信号周期轴上被测信号周期TY之间应满足之间应满足TX=nTY（n n是整数）

8、是整数）11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 3.3.同步扫描同步扫描 为了获得稳定波形为了获得稳定波形(单一波形单一波形)，X轴上的轴上的扫描周期扫描周期TX和和Y轴上被测信号周期轴上被测信号周期TY之间应满足之间应满足TX=nTY（n n是整数）是整数）每次扫描在每次扫描在Y Y 轴上应有相同的起点轴上应有相同的起点。在示波器上设有扫描范围和扫描微调以及整步调节，在示波器上设有扫描范围和扫描微调以及整步调节，用来调节用来调节TX，使之满足使之满足TX=nTY11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心

9、 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 3.3.同步扫描同步扫描 TX=nTY11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 在在触触发发扫扫描描中中，锯锯齿齿波波的的起起点点由由被被测测信信号号的的某某一一斜斜率率和和电电平平点点触触发发产产生生，一一个个锯锯齿齿波波显显示示一一屏屏，一一个个锯锯齿齿波波结结束束后后，等等候候待待测测信信号号UY相相同同的的斜斜率率和和电电平平点点再再次次触触发发产产生生下下一一个个锯锯齿齿波波。由由于于每每屏屏波波形形起起点点对对应应待待测测信信号号UY相相同同的的斜斜

10、率率和和电电平平（每每屏屏有有相相同同的的起起点点），所所以以波波形形自自然然稳稳定定(各各屏重迭屏重迭)。11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 4.4.利用李萨如图测正弦电压的频率基本原理利用李萨如图测正弦电压的频率基本原理 如果给示波器的如果给示波器的X X轴和轴和Y Y轴都输入正弦电压，当这轴都输入正弦电压，当这两个正弦电压的频率相等或成两个正弦电压的频率相等或成简单的简单的整数整数比比时，则屏时，则屏上将呈现特殊形状的图形，这种图形称为李萨如（法上将呈现特殊形状的图形，这种图形称为李萨如（法国数学家）图形国数

11、学家）图形。11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理1：11：21：32：311/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用二、实验原理二、实验原理 4.4.利用李萨如图测正弦电压的频率基本原理利用李萨如图测正弦电压的频率基本原理 11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用三、实验仪器三、实验仪器1.函数信号发生器函数信号发生器 (SDG805)2.双通道示波器双通道示波器（DOS-620）11/27/2022郑州工业应用技术学院大

12、学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用三、实验仪器三、实验仪器11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用示波器面板控制件的作用简介示波器面板控制件的作用简介郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 水平控制区显示区竖直控制区触发区11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用亮度：轨迹亮度：轨迹亮度调节亮度调节电源开关电源开关电源指示灯电源指示灯聚焦：轨迹聚焦：轨迹清晰度调节清晰度调节荧光屏荧光屏校准信号校准信号（方波）（方波）（1 1）显示区）显示区）显示区）显示区11/27/2022郑州工业应

13、用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用（2）水平控制区）水平控制区水平位移水平位移10 MAG：扫描：扫描速率扩展速率扩展10倍倍TIME/DIV：调节扫描：调节扫描速率，指示水平方向速率，指示水平方向每格的扫描时间每格的扫描时间SWP.VAR：扫描速率连续扫描速率连续调节调节11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用（3 3）竖直控制区）竖直控制区）竖直控制区）竖直控制区微调旋钮，微调旋钮，校正位置校正位置CALVOLTS/DIV：偏转因数，指偏转因数，指示垂直方向每示垂直方向每格的偏转电压格的偏转电压值值CH1或或CH2

14、：1或或2单独显示单独显示CH1：被测信号输入端口被测信号输入端口CH1垂直位移垂直位移选择触发信号耦合方选择触发信号耦合方式：式：AC/DC GNDADD：显示两个通道信：显示两个通道信号幅度的代数和或差号幅度的代数和或差11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用（4）触发区）触发区电平（电平（LEVEL）：）：调节被测信号在某调节被测信号在某一电平触发扫描，一电平触发扫描，稳定信号稳定信号 触发旋钮，扫面信触发旋钮，扫面信号与被测信号同步号与被测信号同步 11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使

15、用4.4.函数信号发生器简介函数信号发生器简介函数信号发生器简介函数信号发生器简介输出频率在输出频率在1Hz-10MHz的正弦波、三角波、方波、脉冲的正弦波、三角波、方波、脉冲波、噪声、任意波信号。波、噪声、任意波信号。面板主要控制件的作用：面板主要控制件的作用：电源开关电源开关彩色液晶显示屏彩色液晶显示屏返回返回波形选择波形选择触发控制：手动触发触发控制：手动触发通道控制，通道控制，波形输出波形输出数字键，输入参数数字键，输入参数参数连续调参数连续调节旋钮节旋钮参数数值参数数值位数切换位数切换辅助功能键辅助功能键菜单软键，改变波的周期菜单软键，改变波的周期/频率频率、峰值、峰值/高电平、偏移

16、量高电平、偏移量/低电低电平、起始相位、占空比平、起始相位、占空比11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 1.1.示波器的预置示波器的预置 将各个旋钮、按钮、切换开关等调节到预置位置将各个旋钮、按钮、切换开关等调节到预置位置（1 1）旋钮预置）旋钮预置【POSITION】居中居中 【SWP.VAR】置于置于CAL【TIME/DIV】0.2 ms 【LEVEL】居中居中【VOLTS/DIV】居中居中 【INTEN】居居中中【FOCUS】居中居中11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理

17、实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤（2 2）各按钮预置：弹出）各按钮预置：弹出（3 3）切换开关预置）切换开关预置【TRIGGER.MODE】AUTO【SOURCE】/【ACGNDDC】AC【MODE】/11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2.2.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2.2.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率 （1 1

18、）校校正正信信号号输输入入 ，调调节节【TIME/DIV】、【VOLTS/DIV】，使使波波形形显显示示适适中中（竖竖直直方方向向占占2/32/3，水平方向，水平方向1 1 2 2个完整波形）个完整波形）（2 2）测测量量电电压压、频频率率，即即垂垂直直衰衰减减分分度度格格数数，即扫描速率分度即扫描速率分度格数格数11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2.2.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与

19、步骤四、实验内容与步骤 2.2.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率计算：计算：11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2.2.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率计算：计算：11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用数据记录与处理数据记录与处理 1.1.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率将实验数据记录下表将实验数据记录下表校正校正信号信号标准值标准值偏转偏转因数因数(V/(V/格格)格数格数(div)扫描扫描速率速率（T/divT/

20、div）格数格数(div)实测值实测值频率频率1 KHz电压电压VP-P 2 VP-P 11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 3.3.测量正弦电压波信号电压、频率测量正弦电压波信号电压、频率 （1 1）正正弦弦信信号号输输入入 ，调调节节【TIME/DIV】、【VOLTS/DIV】，使使波波形形显显示示适适中中（数数值值方方向向占占2/32/3，水平方向，水平方向1 1 2 2个完整波形）个完整波形）（2 2）测测量量电电压压、频频率率，即即垂垂直直衰衰减减分分度度*格格数数，即扫描速率分度即扫描速率分度

21、*格数格数11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 3.3.测量正弦电压波信号电压、频率测量正弦电压波信号电压、频率 （1 1）正正弦弦信信号号输输入入 ，调调节节【TIME/DIV】、【VOLTS/DIV】，使使波波形形显显示示适适中中（数数值值方方向向占占2/32/3，水平方向，水平方向1 1 2 2个完整波形）个完整波形）（2 2）测测量量电电压压、频频率率，即即垂垂直直衰衰减减分分度度*格格数数，即扫描速率分度即扫描速率分度*格数格数11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实

22、验-示波器的原理与使用数据记录与处理数据记录与处理 2.2.测量测量正弦电压波信号正弦电压波信号电压电压、频率频率将实验数据记录下表将实验数据记录下表待测待测信号信号偏偏转转因数因数(V/div)格数格数(div)信号信号电压电压(VP-P)扫描扫描速率速率(T/div)格数格数(div)信号信号频率频率HZ信号信号波形波形电电信号信号1附图附图1电电信号信号2附图附图211/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 4.4.观察李萨如图形，测量信号频率观察李萨如图形，测量信号频率 （1 1）重新预置，重新预置，【

23、TIME/DIV】X-Y （2 2）调调节节【VOLTS/DIV】，使使图图像像显显示示适适中中（水平、竖直方向各占（水平、竖直方向各占2/32/3）（3 3）观察李萨如图形，计算观察李萨如图形，计算 11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用数据记录与处理数据记录与处理 3.3.观察李萨如图形观察李萨如图形.测量测量信号信号频率频率将实验数据记录下表将实验数据记录下表待测信号待测信号参考信参考信号频率号频率n nx xn ny y信号信号频率率信号信号波形波形电信号电信号1 1附图附图1 1电信号电信号2 2附图附图2 211/27/2022郑

24、州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用五、数据记录与处理五、数据记录与处理 1.1.测量校正信号的电压频率测量校正信号的电压频率将实验数据记录下表将实验数据记录下表校正校正信号信号标准值标准值偏转偏转因数因数(V/(V/格格)格数格数(div)扫描扫描速率速率（T/divT/div）格数格数(div)实测值实测值频率频率1 KHz电压电压VP-P 2 VP-P 11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用五、数据记录与处理五、数据记录与处理 2.2.测量测量正弦电压波信号正弦电压波信号电压电压、频率频率将实验数据记录下

25、表将实验数据记录下表待测待测信号信号偏偏转转因数因数(V/div)格数格数(div)信号信号电压电压(VP-P)扫描扫描速率速率(T/div)格数格数(div)信号信号频率频率HZ信号信号波形波形电电信号信号1附图附图1电电信号信号2附图附图211/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用五、数据记录与处理五、数据记录与处理 3.3.观察李萨如图形观察李萨如图形.测量测量信号信号频率频率将实验数据记录下表将实验数据记录下表待测信号待测信号参考信参考信号频率号频率n nx xn ny y信号信号频率率信号信号波形波形电信号电信号1 1附图附图1 1电信

26、号电信号2 2附图附图2 211/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用六、思考题六、思考题 1.1.荧荧光光屏屏上上所所观观察察到到的的波波形形实实际际上上是是哪哪两两个个电电信信号号的合成？的合成？2.2.用用示示波波器器观观测测50Hz和和250Hz的的正正弦弦波波，当当调调出出两个周期稳定的波形时，其扫描电压的周期是多少？两个周期稳定的波形时，其扫描电压的周期是多少？11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用七、注意事项七、注意事项 1.1.信号发生器、示波器预热信号发生器、示波器预热3 3分

27、钟以后才能正常工作分钟以后才能正常工作 2.2.测测信信号号电电压压时时，一一定定要要将将电电压压衰衰减减旋旋钮钮的的微微调调顺顺时时针针旋旋足足（校校正正位位置置）；测测信信号号周周期期时时，一一定定要要将将扫扫描描速速率率旋旋钮的微调顺时针旋足（校正位置）钮的微调顺时针旋足（校正位置）3.3.不不要要频频繁繁开开关关机机，示示波波器器上上光光点点的的亮亮度度不不可可调调得得太太强强，也也不不能能让让亮亮点点长长时时间间停停在在荧荧光光屏屏的的一一点点上上，如如果果暂暂时时不不用，把辉度降到最低即可用，把辉度降到最低即可 4.4.转转动动旋旋钮钮和和按按键键时时必必须须有有的的放放矢矢，不不要要将将开开关关和和旋旋钮钮强强行行旋旋转转、死死拉拉硬硬拧拧，以以免免损损坏坏按按键键、旋旋钮钮和和示示波波器器，示示波波器器探探头头与与插插座座的的配配合合方方式式类类似似于于挂挂口口灯灯泡泡与与灯灯座座的的锁锁扣扣配配合方式，切忌生拉硬拽合方式，切忌生拉硬拽11/27/2022郑州工业应用技术学院大学物理实验中心 大学物理实验-示波器的原理与使用此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢郑州工业应用技术学院大学物理实验中心