数字存储示波器与瞬态信号测量(预习)
示波器瞬态响应和频带宽度示值误差测量结果的不确定度评定
示波器瞬态响应和频带宽度示值误差测量结果的不确定度评定作者：赵炯来源：《价值工程》2014年第02期摘要：文章介绍使用FLUKE9500B示波器校准仪对示波器的两项主要性能参数：瞬态响应、频带宽度进行测量。
依据相应国家检定规程及实测数据，对其测量结果的不确定度评定做了详细的分析和计算。
Abstract： This article introduces the method of using FLUKE9500B oscilloscope calibrator to measure the two main performance parameters of the oscilloscope： transient response and bandwidth. According to the corresponding national verification regulation and the measured data， the uncertainty evaluation of measurement results analyzed and calculated in detail.关键词：示波器；不确定度；瞬态响应；频带宽度Key words： oscilloscope；uncertainty；transient response；band width中图分类号：TM935.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）02-0326-020 引言示波器是一种广泛应用的仪器，多年以来我们检定示波器还是习惯使用“误差”的概念，而较少或没有正确地使用不确定度这一更合理表征测量值的概念。
本文以检定100MHz带宽的模拟示波器为例，对示波器的瞬态响应和频带宽度这两项性能参数进行了测量不确定度的分析和计算。
1 概述1.1 测量依据 JJG 262-1996，模拟示波器检定规程；JJF 1057-1998，数字存储示波器校准规范。
课件下载-连续信号和瞬态信号的测量
【附录】
示波器的介绍
面板分为几个功能区，有这个概念后，使用和寻找都很方便．下面概要介绍本实验所 需使用的控制钮以及屏幕上显示的信息．（附图 1）
1．显示区 显示图象中除了波形外，还包含许多有关波形和仪器控制设定值的细节．
2．VERTICAL：垂直控制区 （1）CH 1
波形输入、放大倍数调整、垂直位置调整、屏幕菜单
和光电传感器及配套元件等
【实验内容】
1．观察和测量连续信号的参数 测量信号发生器输出的交流波形，波形有：正弦波、方波，脉冲波和 TTL 电平的波形．分 别用示波器的交直流输入档测量．粗略描绘波形，记录其峰-峰值、周期或频率．
2．相位差的测量
按图 1 连接 RC 移相电路，利用示波器的光标（CURSOR）旋钮测出输入信号电压和
（3）
以信号峰值的 10% ~ 90%变化量作为基准，可计算出电流的上升速率 di/dt ． 按图４在插件板上连线，检查无误后接通电源，当闪光发生器上的指示灯亮后，按下 触发按钮，此时应有闪光发出．然后调整示波器的触发模式，使其处于单次触发状态，适 当调节触发电平和通道灵敏度，就能在荧屏上看到两个取样波形，如图 6 所示； 更换光电传感器，比较两者的差别； 用两个储能电容，以串联、单个和并联的方式改变 Ce 的容量，测量它们的波形，并计 算 Ec，PR1 和 di / dt； 为了能正确测量 Ce 放电的剩余电压，在按触发按钮前，应把电源开关 K 断开．在更换 储能电容时不要碰电容的电极，要确保电容已经放电．
实验十二 连续信号和瞬态信号的测量
在信号测量中，常用的方法是把被测物理量通过传感器转换成电信号再测量，在这些 信号中有很多是随时间变化的，对于这类信号，用示波器测量是比较合适的．
示波器是一种常用的电子仪器，用于观察和测量电信号，由于电子的惯性很小，因此 示波器可以在很宽的频率范围内工作．
大学物理实验报告连续信号与瞬态信号的测量
实验报告连续信号与瞬态信号的测量【实验目的】1、学习数字存贮示波器的基本使用方法；2、利用数字存贮示波器观察和测量连续周期电信号；3、利用数字存贮示波器观察和测量闪光灯瞬态信号；【实验原理】1．观察和测量连续信号的参数测量信号发生器输出的交流波形，波形有：正弦波、方波，脉冲波和TTL电平的波形．分别用示波器的交直流输入档测量．粗略描绘波形，记录其峰-峰值、周期或频率．2．相位差的测量按图1连接RC移相电路，利用示波器的光标（CURSOR）旋钮测出输入信号电压和电容两端电压之间的相位差图2所示，寻找3个频率，分别使得相位差接近0度、等于45度和接近90度．画出矢量图（图3所示的任意相位差的矢量图）．（1）图1RC移相电路图3U c、U R矢量图3．瞬态信号的测量参见图4，闪光灯属气体放电灯，内充有高压氙气，在两端加有高压的情况下，气体迅速电离，形成电弧，此时电阻急剧下降，在灯管中流过很大的电流，储能电容用来维持放电状态初始的电离，由外加的一个高压脉冲引起．由于在放电过程中，储能电容的能量迅速下降，电容两端的电压也迅速下降，当放电过程不能维持时，闪光就终止了．如果储能电容的容量较小时，这个过程非常短，在微秒量级，要观察其放电过程，较好的方法是用存储示波器．对于极短的闪光过程，要选用合适的光电传感器，响应时间要短．这里我们给出了两种光电传感器，一种是较小面积的PIN型硅光电二极管，这种二极管在PN结中间夹了一层本征材料层，在反向偏置使用时有更小的电容更快的响应和更好的线性．它的有光照变化下的伏-安特性曲线见图５．同时我们给出另一种CdS光敏电阻．CdS光敏电阻的响应时间比较长，不适应作快速测量，在这里我们给出是为了作一个比较，在快速测量中取样电阻也要小，以减少高频损失。
图４中R1为储能电容，C e为放电时的电流取样电阻，R2为光电传感器D的光电流取样电阻，C e与闪光灯并联用这个电路，我们可以同时测量出闪光信号和储能电容C e的放电电流如果C e两端的电压在放电前后分别为V充、V放，那么C e输出的总能量为（2）（3）以信号峰值的10%~90%变化量作为基准，可计算出电流的上升速率di/dt．按图４在插件板上连线，检查无误后接通电源，当闪光发生器上的指示灯亮后，按下触发按钮，此时应有闪光发出．然后调整示波器的触发模式，使其处于单次触发状态，适当调节触发电平和通道灵敏度，就能在荧屏上看到两个取样波形，如图6所示； 更换光电传感器，比较两者的差别；用两个储能电容，以串联、单个和并联的方式改变Ce 的容量，测量它们的波形，并计算E c ，P R1和d i/d t ； 为了能正确测量C e 放电的剩余电压，在按触发按钮前，应把电源开关K 断开．在更换 储能电容时不要碰电容的电极，要确保电容已经放电．为了保证硅光电二极管D 始终保持反向偏置，要适当调整D 与闪光灯的位置，使D 上的最低电压在3V 左右。
实验6_示波器的使用_预习说明
Ordinarily, the length L of the deflection plates is much smaller than the distance
Q4 D from the plates to the screen. In this case the angle u is also given approximately
deflecting voltage V2, as claimed. It is also inversely proportional to the accelerating voltage V1. This isn’t surprising; the faster the electrons are going, the less they are deflected by the deflecting voltage.
浏览实验原理，结合这里给出的 两幅图，说明示波器的核心部件 是什么？简要说明该部件的工作 原理以及为何示波器可以测量未 知电信号的电压值。说明待测的 电信号最终施加在阴极射线管的 哪个部件上？
T7.2 Electrostatic deflection of an electron beam in a cathode-ray tube.
示波器的使用预习报告 (2)
院（系）名称班别姓名专业名称学号实验课程名称普通物理实验实验项目名称示波器的使用内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨【实验目的】：1．了解示波器的结构和示波器的示波原理；2．掌握示波器的使用方法，学会用示波器观察各种信号的波形；3．学会用示波器测量直流、正弦交流信号电压；4．观察利萨如图，学会测量正弦信号频率的方法。
【实验原理简述】：示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，1、示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。
亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。
在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图示波管内的偏转板2、扫描与同步的作用如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图扫描的作用及其显示如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。
我们看到的将是一条垂直的亮线，如图如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。
如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。
但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。
由此可见：（1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。
如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。
（2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：n f f xy = n=1,2,3,示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。
数字存储示波器(DSO)的原理
数字存储示波器（DSO）的原理什么是数字存储示波器？数字存储示波器是一种电子测试设备，它们用来测量不同信号的电压，频率，时间周期。
它们能够捕捉和存储观察到的波形，然后在计算机上进行分析以确定电路中的问题。
数字存储示波器也被称为数字示波器或计算机示波器。
数字存储示波器的工作原理数字存储示波器是数字和模拟技术的结合体。
它通过将输入的信号进行采样并将其转换为数字信号来确保精确度。
这个数字信号是经过时间基准以及放大和叠加处理的信号，然后被保存在矩阵中。
这个矩阵是由内存芯片组成的，存储了多个采样周期的信息。
这些数据通过处理单元进行处理，以实现滤波和快速傅里叶变换，最终在计算机上显示出波形。
一般数字存储示波器采用两种不同的采样方式：实时采样（Real-time Sampling）和等效采样（Equivalent Sampling）。
实时采样实时采样是一种捕获连续波形的方法。
示波器能够捕获一定时间内的实时波形，这个时间取决于示波器的带宽。
示波器先将信号输入一个模数转换器（ADC）转换为数字信号，这个数字信号被保存在内存中。
示波器能够记录每个数字信号，并快速通过电脑将这些数字信号转换为波形。
该技术能够捕获低频波形，也能够以更高的速度捕获高频波形。
等效采样等效采样的主要目的是捕获观察到的信号及其细节。
示波器只会在输入信号的上升和下降边缘上进行采样，这个采样速率与示波器的带宽无关。
该技术也可称为工作于等效时基下（equivalent-time base）的示波器。
数字存储示波器的优点数字存储示波器相对于模拟示波器具有如下优点：•数字示波器能够准确地捕捉到瞬态信号，因为它们以数字形式的形式存储它们。
•数字示波器可以存储大量的数据，并使用计算机处理这些数据以获得更好的分析结果。
•数字示波器的操作更加方便，菜单式用户界面是数字存储示波器界的标准，使操作更加方便。
数字存储示波器的应用数字存储示波器是一种多功能测试仪器，可用于多种应用，包括电气和电子测试、医学诊断、声学资源管理以及音视频生产等。
电子测量原理实验--数字示波器的应用与信号测量
《电子测量原理》实验指导实验项目一数字示波器的应用与信号测量一、实验目的1．了解数字存储示波器的工作原理。
2．学会正确使用数字示波器测量各种电参数的方法。
二、实验原理电子示波器是应用最广泛的电子测量仪器，其用途是时域测量。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的。
如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
数字存储示波器与通用模拟示波器不同的是，在其内部采用A/D变换器把被测的输入模拟波形进行取样、量化和编码，转换成数字信号“1”、“0”码，然后存储在半导体存储器RAM中，这个过程称为存储器的“写过程”；然后在需要时，将RAM中的存储内容调出，通过相应的D/A变换器，再恢复为模拟量显示在示波器的屏幕上，这个过程称为存储器的“读过程”。
三、实验仪器及设备双踪数字示波器、信号发生器等。
四、实验内容及步骤4．1 数字示波器的认识与简单使用步骤 1. 使用数字示波器测量信号之前，必须进行校正。
探极线接好之后，设定输入探头衰减系数为×10，然后将探头上的开关设定为×10。
将探头端部与探头补偿器的信号输出连接器相连，基准导线夹与探头补偿器的地线连接器相连，打开通道1或2，然后按AUTO键。
检查所显示波形形状。
补偿正确时，测量结果才准确。
补偿过度补偿正确补偿不足图1. 示波器探头补偿波形图步骤2. 用信号发生器产生任意方波或正弦波信号，熟悉示波器上一些常用按钮的功能。
适当调节垂直、水平档位，观察波形变化。
4．2 正弦信号峰峰值和频率的自动测量步骤1.用信号发生器产生一个固定频率和幅值的正弦波，然后接到示波器的输入端CH1，适当调节各个按钮，在示波器的中心位置处得到一个稳定的正弦波。
步骤2. 测量峰峰值。
按下MEASURE按钮以显示自动测量菜单。
示波器,大学物理实验,预习报告（完整打印版）
示波器,大学物理实验,预习报告（完整打印版）一.实验目的:a.了解示波器的示波原理b.学习用示波器观察电信号的波形，并了解信号发生器的作用方法c.学习用示波器测定电信号的频率，同感对李萨如图形观察，进一步加深对于互相垂直谐振合成的理论的理解。
二.实验仪器:V-212 双踪示波器，函数信号发生器，正弦信号发生器三.实验原理:示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，1、示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。
亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。
在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图示波管内的偏转板2、扫描与同步的作用如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图扫描的作用及其显示如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。
我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。
如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。
但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。
由此可见：（1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。
如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。
（2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：n f f xy= n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。
示波器原理预习报告（共8篇）
示波器原理预习报告(共8篇)：篇一：示波器的原理与使用实验报告大学物理实验报告实验名称示波器的原理与使用实验目的与要求：（1）了解示波器的工作原理（2）学习使用示波器观察各种信号波形（3）用示波器测量信号的电压、频率和相位差主要仪器设备：YB4320G双踪示波器，EE1641B型函数信号发生器实验原理和内容：1. 示波器基本结构示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成，其中示波管是核心部分。
示波管的基本结构如下图所示，主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成，由外部玻璃外壳密封在真空环境中。
电子枪的作用是释放并加速电子束。
其中第一阳极称为聚焦阳极，第二阳极称为加速阳极。
通过调节两者的共同作用，可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。
偏转系统由X、Y两对偏转板组成，通过在板上加电压来使电子束偏转，从而对应地改变屏上亮点的位置。
荧光屏上涂有荧光粉，电子打上去时能够发光形成光斑。
不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。
放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放，使其幅度适合于观测。
扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)，使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动，这一过程称为扫描。
扫描开始的时间由触发系统控制。
2. 示波器的显示波形的原理如果只在竖直偏转板加上交变电压而X偏转板上五点也是，电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线，如左图所示：如果在Y偏转板和X偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压，电子受水平竖直两个方向的合理作用下，进行正弦震荡和水平扫描的合成运动，在两电压周期相等时，荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形，显像原理如右图所示：3. 扫描同步为了完整地显示外界输入信号的周期波形，需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。
当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能，能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化，从而稳定地显示波形。
示波器,大学物理实验,预习报告（完整打印版）
示波器,大学物理实验,预习报告（完整打印版）一.实验目的:a.了解示波器的示波原理b.学习用示波器观察电信号的波形，并了解信号发生器的作用方法c.学习用示波器测定电信号的频率，同感对李萨如图形观察，进一步加深对于互相垂直谐振合成的理论的理解。
二.实验仪器:V-212 双踪示波器，函数信号发生器，正弦信号发生器三.实验原理:示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，1、示波管如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。
亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。
在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图示波管内的偏转板2、扫描与同步的作用如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图图扫描的作用及其显示如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。
我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。
如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。
但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。
由此可见：（1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。
如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。
（2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：n f f xy= n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。