用示波器测量信号的电压和频率
示波器实验报告

篇一:示波器的原理与使用实验报告大连理工大学大学物理实验报告院(系)材料学院专业材料物理班级 0705 姓名童凌炜学号 200767025实验台号实验时间 2008 年 11 月 18 日,第13周,星期二第5-6 节实验名称示波器的原理与使用教师评语实验目的与要求:(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。
示波器测信号的周期和频率实验报告

示波器的使用1、了解通用双通道示波器的结构和工作原理,熟悉各个旋钮的作用和使用方法。
2、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法;了解用示波器测量相位差的方法。
3、掌握观察李萨如图形的方法,并能用李萨如图形测量未知正弦信号的频率;能用示波器观察“拍”现象。
1、通用双通道示波器的结构,面板旋钮的作用和使用方法;2、通用双通道示波器的工作原理,李萨如图形测量未知正弦信号频率的原理,观察“拍”现象的原理。
一、前言示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器,主要用于观察电信号随时间变化的波形,定量测量波形的幅度、周期、频率、相位等参数。
一般的电学量(如电流、电功率、阻抗等)和可转化为电学量的非电学量(如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率)以及它们随时间变化的规律都可以用示波器来观测。
由于电子的惯性很小,电子射线示波器一般可在很高的频率范围内工作。
采用高增益放大器的示波器可以观察微弱的信号;具有多通道的示波器,则可以同时观察几个信号,并比较它们之间的相应关系(如时间差或相位差),是目前科学实验、科研生产常用的电子仪器。
二、实验仪器通用双通道示波器,函数信号发生器、同轴电缆等。
三、实验原理1、仪器工作原理(1)通用双通道示波器的介绍主要结构:示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源工作原理: (a )示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡,被抽成高真空,内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板,喇叭口的球面内壁上涂有荧光物质,构成荧光屏。
下图是示波管的构造图。
电子枪由灯丝F 、阴极K 、栅极G 以及一组阳极A 所组成。
灯丝通电后炽热,使阴极发热而发射电子。
由于阳极电位高于阴极,所以电子被阳极电压加速。
当高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光,在屏上就能看到一个亮点。
改变阳极组电位分布,可以使不同发射方向的电子恰好会聚在荧光屏某一点上,这种调节称为聚焦。
栅极G 电位较阴极K 为低,改变G 电位的高低,可以控制电子枪发射电子流的密度,甚至完全不使电子通过,这称为辉度调节,实际上就是调节荧光屏上亮点的亮暗。
示波器测量频率的两种方法

示波器测量频率的两种方法通过了解之前的介绍,朋友们可以了解到示波器测量电压、时间、相位等物理量的方法,那么大家是否了解示波器测量频率的方法呢?为了让大家对示波器有一个更加深入的了解,下面中国传感器交易网的专家来给大家介绍一下示波器的两种测量频率的方法。
1.周期法对于任何周期信号,可用前述的时间间隔的测量方法,先测定其每个周期的时间T,再用下式求出频率f:f=1/T例如示波器上显示的被测波形,一周期为8div,“t/div”开关置“1μs”位置,其“微调”置“校准”位置。
则其周期和频率计算如下:T=1us/div×8div=8usf=1/8us=125kHz所以,被测波形的频率为125kHz。
2.李萨育图形法测频率将示波器置X-Y工作方式,被测信号输入Y轴,标准频率信号输入“X外接”,慢慢改变标准频率,使这两个信号频率成整数倍时,例如fx:fy=1:2,则在荧光屏上会形成稳定的李沙育图形。
李萨如图的形状不但与两个偏转电压的相位有关,而且与两个偏转电压的频率也有关。
用描迹法可以画出ux与uy的各种频率比、不同相位差时的李沙育图形。
利用李萨如图形与频率的关系,可进行准确的频率比较来测定被测信号的频率。
其方法是分别通过李萨如图形引水平线和垂直线,所引的水平线垂直线不要通过图形的交叉点或与其相切。
若水平线与图形的交点数为m,垂直线与图形的交点数n,则fy/fx=m/n当标准频率fx(或fy)为已知时,由上式可以求出被测信号频率fy(或fx)。
显然,在实际测试工作中,用李沙育图形进行频率测试时,为了使测试简便正确,在条件许可的情况下,通常尽可能调节已知频率信号的频率,使荧光屏上显示的图形为圆或椭圆。
这时被测信号频率等于已知信号频率。
由于加到示波器上的两个电压相位不同,荧光屏上图形会有不同的形状,但这对确定未知频率并无影响。
李萨如图法测量频率是相当准确的,但操作较费时。
同时,它只适用于测量频率较低的信号。
示波器测电压

利用示波器测电压的方法及其使用注意事项示波器测电压的方法有哪些?我们利用示波器(虚拟示波器)可以观察到各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,同时还能测量各种不同的电量,比如电压、电流等等。
示波器(数字示波器)的显示电路包括示波管及其控制电路两部分,其中示波管是一种特殊的电子管,由电子枪、荧光屏和偏转系统3部分组成,是示波器的重要组成部分。
利用示波器所作的任何测量都可以看做对电压的测量,本文主要介绍了示波器测电压的方法及其使用注意事项。
示波器(双踪示波器)可分为模拟示波器和数字示波器,对大部分电子应用而言,这两种示波器都是可以胜任的,除了一些特定的应用,由于这两种示波器的不同特性,才会出现合适和不合适的地方。
示波器可以用来测量各种波形的电压幅度,可以测量直流电压、正弦电压,也可以测量脉冲或者非正弦电压的幅度。
除此之外,示波器还可以用来测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值,这点是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。
一、示波器测电压的方法1.直接测量法所谓直接测量法,就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度,然后换算成电压值。
定量测试电压时,一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上,这样,就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。
所以,直接测量法又称为标尺法。
(1)直流电压的测量将Y轴输入耦合开关置于“地”位置,触发方式开关置“自动”位置,使屏幕显示一水平扫描线,此扫描线便为零电平线。
将Y轴输入耦合开关置“DC”位置,加入被测电压,此时,扫描线在Y轴方向产生跳变位移H,被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。
直接测量法简单易行,但误差较大。
产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差(衰减器、偏转系统、示波管边缘效应)等。
(2)交流电压的测量将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置,显示出输入波形的交流成分。
如交流信号的频率很低时,则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置。
示波器的基本测量方法

10% 0
x1
x2
图 4 测量脉冲上升或下降时间
由此可得上升时间为:
t1=x1*Dx 下降时间为:
t2=x2*Dx
一般情况下,应注意示波器的垂直通道 本身存在固有的上升时间,这将对测量 结果有影响,故应该对测量结果进行修 正。
因为屏幕上测得上升时间包含了示 波器本身存在的上升时间,可按下 式进行修正
示波器的基本测量方法
郑和玲
示波器可以直接在屏幕上观察到被测信 号的波形,测量被测信号的各种参数。
通常可以用来测量信号的幅度、周期、 相位、频率和调幅系数等。
示波器的使用
1.测量电压
用示波器测量电压主要包括直流电压的 测量和交流电压的测量。
(1)直流电压的测量方法 a、首先将示波器的垂直偏转灵敏度微 调旋钮置于校准挡,否则电压读数不准 确。 b、 把被测信号送入示波器垂直输入端。
e、调节垂直灵敏度开关,使荧光屏上的
波形位置适当,记下Dy值。
f、读出被测交流电压波峰和波谷的高度 或任意两点之间的高度h。
g、根据式 UP-P = h*Dy*k 计算出交流电
压的峰-峰值。
例2 如图2所示,h =6cm、Dy =1V/cm、k =10:1,
求交流信号的峰-峰值和有效值。
(a)波形图
峰-峰为
UP-P = h*Dy*k =6*0.25*10=15V
交流信号的有效值为
0.5 1
250 100
h
2V
mV 50
5
25
10
5
V/div
(b)垂直灵敏度开关位置
图 2 测量交流电压示意图
解:由式UP-P = h*Dy*k可得交流信号的峰-
如何利用示波器测量一个信号的频率

如何利用示波器测量一个信号的频率周期性的方法:1、对于任何周期信号,利用上述的时间间隔测量方法可以测量出每个周期的时间T,那么频率f:f=1/T的计算公式如下:2、例如,在示波器上显示的测量波形的周期为8div。
“T /div”开关设置在“1 s”位置,“微调”位置设置在“校准”位置。
然后计算其周期和频率:T=1us/div&TImes, 8div=8us, f=1/8us=125kHz,则测量波形的频率为125kHz。
测量频率用李沙玉图示法:1、在X-y工作模式设置示波器时,被测信号是输入轴,和标准频率信号输入外部连接“X”,和标准频率正在慢慢改变了两个信号频率成整数倍,如外汇:=1:2,财政年度将形成稳定的李余沙图在荧光屏上。
2、李沙玉图的形状不仅与两种偏转电压的相位有关,而且与两种偏转电压的频率有关。
通过跟踪方法,我们可以绘制出用户体验和用户界面的不同频率比和不同相位差。
3、利用李沙玉的图与频率的关系,可以进行准确的频率比较,确定被测信号的频率。
方法是将水平线和垂直线分别引过李沙玉的图,而垂直线不应穿过或相切于图。
如果横线与图相交的点数为m,垂线与图相交的点数为n,则FY/fx=m/n4、已知标准频率FX时,可由上式计算被测信号的频率fy。
显然,在实际的试验工作中,为了使试验简单、正确,在条件允许的情况下,应尽量调整已知频率信号的频率,使荧光屏上显示的图形为圆形或椭圆形。
被测信号的频率等于已知信号的频率。
5、由于应用于示波器的两个电压具有不同的相位,荧光屏上的图形会有不同的形状,但这并不影响未知频率的确定。
图示法测频精度高,但操作时间长。
它只适用于低频信号的测量。
示波器的分类:模拟示波器使用模拟电路(示波器管,其基础是电子枪)。
电子枪向屏幕发射电子,发射的电子被聚焦形成电子束,撞击屏幕。
屏幕的内表面涂有荧光材料,这样电子束的点就会发光。
数字示波器是通过数据采集、A/D转换和软件编程等一系列技术而产生的高性能示波器。
示波器在无线电频率测量中的应用和技巧
示波器在无线电频率测量中的应用和技巧无线电频率测量是电子工程领域中常见的一项任务。
而示波器作为一种电子测量设备,在无线电频率测量中发挥着重要的作用。
本文将从示波器的基本原理、无线电频率测量的需求以及示波器在无线电频率测量中的应用和技巧等方面展开论述。
一、示波器基本原理示波器是一种用于观察和测量电信号波形的仪器,通过将电信号转换为可见的波形来进行测量和分析。
示波器的基本原理是利用示波管(CRT)或者其他显示器件对电压信号进行扫描显示。
示波器通常具有以下组成部分:1. 输入部分:用于接收被测电压信号,并将其转换成适合显示的信号。
2. 水平和垂直放大器:用于调整波形的水平和垂直放大倍数。
3. 触发电路:用于控制示波器的显示起始位置,以确保波形的稳定和重复性。
4. 水平扫描发生器:用于控制波形的水平扫描速度。
5. 显示屏:用于显示电压信号的波形。
二、无线电频率测量的需求在无线电通信、无线电广播和无线电频谱分析等领域,需要进行对电信号频率的准确测量。
无线电频率测量的需求一般有以下几个方面:1. 测试发射信号频率:对于无线电台或者通信设备,需要准确测量其发射信号的频率,以确保信号的稳定和合规。
2. 分析调制信号:调制信号的频率分析对于无线电通信的正常运行至关重要,通过频率测量可以了解信号的调制方式以及带宽要求等。
3. 频谱分析:频谱分析是无线电频谱管理和干扰分析的重要手段,通过对频率的准确测量可以进行频谱分析和干扰定位。
三、示波器在无线电频率测量中的应用和技巧示波器作为一种重要的测量工具,在无线电频率测量中具有广泛的应用和一些实用的技巧。
以下将介绍几种常见的应用和技巧:1. 测量信号频率示波器可以直接测量电信号的频率。
在示波器上选择适当的测量模式(如频率测量模式),将待测信号输入示波器,示波器会自动显示信号的频率。
需要注意的是,示波器的带宽需要满足被测信号的频率要求,同时还需要对示波器进行校准以确保测量的准确性。
实验1示波器函数信号发生器的原理及使用(实验指导书)
实验1示波器函数信号发生器的原理及使用(实验指导书)实验1 示波器、函数信号发生器的原理及使用示波器是用于显示信号波形的仪器,除了可以直接观测电压随时间变化的波形外,还可测量频率和相位差等参数,也可定性观察信号的动态过程。
它能够测量电学量,也可通过不同的传感器将各种非电量,如速度、压力、应力、振动、浓度等物理量,变换成电学量来间接地进行观察和测量。
函数信号发生器能够用来产生正弦波、三角波、方波等各种电信号,并且能够设置和调整信号的频率、周期、幅值等重要参数。
【实验目的】1. 了解示波器、函数信号发生器的工作原理。
2. 学习调节函数信号发生器产生波形及正确设置参数的方法。
3. 学习用示波器观察测量信号波形的电压参数和时间参数。
4. 通过李萨如图形学习用示波器观察两个信号之间的关系。
【实验仪器】1. 示波器DS5042型,1台。
2. 函数信号发生器DG1022型,1台。
3. 电缆线(BNC型插头),2条。
【实验原理】1. 函数信号发生器产生的波形参数(1)正弦电压波形参数正弦波的数学描述为u(t)=U0+Umsin(2πft+ ),其中:U0:正弦电压的直流分量,单位V。
Um:正弦电压的幅值,又称正弦波交流分量的最大峰值,相应的-Um为交流分量的最小峰值,用Vpp=2 Um来表示正弦电压信号的峰峰值,Um/2为交流分量的有效值或均方根值,单位V。
f:为正弦电压的频率,单位Hz,相应的记ω=2πf为正弦信号的角频率,单位rad/s,正弦电压信号的周期T=1/f。
:正弦电压信号的相位角。
(2)余弦电压波形参数利用正弦函数和余弦函数之间的关系可知,当相位角=90时,sin(2πft+90)=cos(2πft)。
(3)操作函数信号发生器产生正余弦信号从“确定信号所在通道的CH1/CH2按键”入手确定正/余弦波形应在函数信号发生器的哪一个通道设置并输出,通过“产生正弦波(可对正余弦信号的相应参数进行设置,在设置的菜单内,还可以在菜单内按下相应的“同相的功能键,建立函数信号发生器CH1、CH2两通道产生的正弦波形之间的相位同步关系。
示波器电压测量特性的几种测量方法
示波器电压测量特性的几种测量方法
示波器是一种 electromechanical 测量仪器,用于测量电压,电流和频率。
示波器电压测量特性是该仪器的主要功能之一。
有几种用于测量电压的方法,本文将讨论其中的几种。
1. 傅里叶变换
将信号输入示波器后,可以进行傅里叶变换,将信号从时间域转换为频率域,并显示相应的频谱。
这样可以分析信号的频率成分。
如果信号是正弦波,则可以测量其幅值,如果是复合波,可以测量其各个频率分量的幅值。
2. 平均值测量
平均值测量是测量周期性信号的一种方法。
需要将示波器设置为AC耦合模式,并使用内置的测量功能计算信号的平均值。
在此模式下,示波器会忽略信号的直流成分,只测量交流部分。
3. 峰-峰值测量
峰-峰值测量可用来测量任何连续信号的振幅。
使用示波器的Measure功能选择峰-峰值测量。
此功能将确定信号的最大和最小值并计算其差值。
结果即为峰-峰值。
最大值测量可用来确定周期性信号的峰值。
示波器可以在Measure功能中选择测量最大值。
此函数将记录自屏幕中心到每一个观察点的距离,以确定信号的最大值。
峰-to-峰平均值可以平均多个峰-峰值测量结果的值,并得到一个求平均后的值。
此方法适用于周期性信号中包含有噪声等干扰的情况。
该方法将提供一个更准确的平均值。
在处理较高频率和更精确的信号时,上述测量方法中的每种都有其优缺点。
通过对这些测量方法的深度了解,以及示波器硬件和软件的理解,可以选择最适合特定应用程序的测量方法。
用示波器测量信号的电压和频率
用示波器测量信号的电压和频率用示波器测量信号的电压及频率长江大学马天宝应物1203班1、示波器和使用-【实验目的】1.了解示波器的大致结构和工作原理。
2.学习低频信号发生器和双踪示波器的使用方法。
3.使用示波器观察电信号的波形,测量电信号的电压和频率。
【实验原理】一、示波器原理1.示波器的基本结构示波器的种类很多,但其基本原理和基本结构大致相同,主要由示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源等几部分组成,如图4.9-1所示。
(1)示波管示波管又称阴极射线管,简称CRT,其基本结构如图4.9-2所示,主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分。
电子枪:由灯丝、阳极、控制栅极、第一阳极、第二阳极五部分组成。
灯丝通电后,加热阴极。
阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒,被加热后发射电子。
控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒,套在阴极外面,它的电位相对阴极为负,只有初速达到一定的电子才能穿过栅极顶端的小孔。
因此,改变栅极的电位,可以控制通过栅极的电子数,从而控制到达荧光屏的电子数目,改变屏上光斑的亮度。
示波器面板上的“亮度”旋钮就是起这一作用的。
阳极电位比阴极高得多,对通过栅极的电子进行加速。
被加速的电子在运动过程中会向四周发散,如果不对其进行聚焦,在荧光屏上看到的将是模糊一片。
聚焦任务是由阴极、栅极、阳极共同形成的一种特殊分布的静电场来完成的。
这一静电场是由这些电极的几何形状、相对位置及电位决定的。
示波器面板上的“聚焦”旋钮就是改变第一阳极电位用的,而“辅助聚焦”就是调节第二阳极电位用的。
偏转系统:它由两对互相垂直的平行偏转板——水平偏转板和竖直偏转板组成。
只有在偏转板上加上一定的电压,才会使电子束的运动方向发生偏转,从而使荧光屏上光斑的位置发生改变。
通常,在水平偏转板上加扫描信号,竖直偏转板上加被测信号。
荧光屏:示波管前端的玻璃屏上涂有荧光粉,电子打上去它就会发光,形成光斑。
荧光材料不同,发光的颜色不同,发光的延续时间(余辉时间)也不同。
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用示波器测量信号的电压及频率长江大学马天宝应物1203班1、示波器和使用-【实验目的】1.了解示波器的大致结构和工作原理。
2.学习低频信号发生器和双踪示波器的使用方法。
3.使用示波器观察电信号的波形,测量电信号的电压和频率。
【实验原理】一、示波器原理1.示波器的基本结构示波器的种类很多,但其基本原理和基本结构大致相同,主要由示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源等几部分组成,如图4.9-1所示。
(1)示波管示波管又称阴极射线管,简称CRT,其基本结构如图4.9-2所示,主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分。
电子枪:由灯丝、阳极、控制栅极、第一阳极、第二阳极五部分组成。
灯丝通电后,加热阴极。
阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒,被加热后发射电子。
控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒,套在阴极外面,它的电位相对阴极为负,只有初速达到一定的电子才能穿过栅极顶端的小孔。
因此,改变栅极的电位,可以控制通过栅极的电子数,从而控制到达荧光屏的电子数目,改变屏上光斑的亮度。
示波器面板上的“亮度”旋钮就是起这一作用的。
阳极电位比阴极高得多,对通过栅极的电子进行加速。
被加速的电子在运动过程中会向四周发散,如果不对其进行聚焦,在荧光屏上看到的将是模糊一片。
聚焦任务是由阴极、栅极、阳极共同形成的一种特殊分布的静电场来完成的。
这一静电场是由这些电极的几何形状、相对位置及电位决定的。
示波器面板上的“聚焦”旋钮就是改变第一阳极电位用的,而“辅助聚焦”就是调节第二阳极电位用的。
偏转系统:它由两对互相垂直的平行偏转板——水平偏转板和竖直偏转板组成。
只有在偏转板上加上一定的电压,才会使电子束的运动方向发生偏转,从而使荧光屏上光斑的位置发生改变。
通常,在水平偏转板上加扫描信号,竖直偏转板上加被测信号。
荧光屏:示波管前端的玻璃屏上涂有荧光粉,电子打上去它就会发光,形成光斑。
荧光材料不同,发光的颜色不同,发光的延续时间(余辉时间)也不同。
玻璃屏上带有刻度,供测量时使用。
(2)电子放大系统为了使电子束获得明显的偏移,必须在偏转板上加上足够的电压。
被测信号一般比较弱,必须进行放大。
竖直(Y轴)放大器和水平(X轴)放大器就是起这一作用的。
(3)扫描与触发系统扫描发生器的作用是产生一个与时间成正比的电压作为扫描信号。
触发电路的作用是形成触发信号。
当示波器工作在“自激”方式时,扫描发生器始终有扫描信号输出;当示波器工作在“DC”或“AC” 方式时,扫描发生器必须有触发信号的激励才产生扫描信号。
一般地,示波器工作在内触发方式,触发信号由被测信号产生,以保证扫描信号与被测信号同步。
当示波器工作在外触发方式时,触发信号由外部输入信号产生。
2.波形显示原理如果只在竖直偏转板上加一正弦信号,则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动;如果频率较高,则看到的是一条竖直亮线,如图4.9-3所示。
要能显示波形,应使电子束在水平方向上也要有偏移,这就必须同时在水平偏转板上加扫描电压。
扫描电压的特点是其幅值随时间线性增加到最大,又突然回到最小,此后再重复变化。
在扫描信号的作用下,光点从左向右运动到最大位移,再突然回到左端起点,开始下一周期。
我们把这一过程称为扫描。
扫描电压的变化曲线形同锯齿,如图4.9-4所示,所以称为锯齿波。
如果只有扫描信号加在偏转板上,在频率足够高时,屏上只能看到一条水平亮线。
如果在竖直偏转板(称Y轴)上加正弦电压,水平偏转板(称X轴)上加锯齿波电压,光点的运动将是两互相垂直运动的合成。
若锯齿波电压的周期与正弦波电压的周期相等或锯齿波电压的周期稍大,则屏上将显示一个完整周期的波形,如图4.9-5所示。
当正弦波与锯齿波的周期稍微不同时,则在下一扫描周期显示的波形与本次扫描周期显示的波形不能重叠,如图4.9-6所示,这样,在屏上看到的就是移动着的不稳定图形。
欲使前后两个扫描周期内的波形重合,使波形稳定,解决的办法有两个:(1)使锯齿波的周期等于正弦波的周期的整数倍,即Tx =nTy,此时,示波器上显示n个完整的正弦波形。
示波器面板上的“扫描微调”旋钮就是用来调节锯齿波的周期,使之满足上述关系的。
(2)使扫描电压的起点自动跟随Y 轴信号改变。
这可以通过触发信号的激励作用来做到,即通过由Y轴信号所形成的触发信号使扫描信号在Y轴信号回到起点时自动回到起点。
这种使扫描信号的周期等于被测信号的周期或扫描信号的起点自动跟随Y轴信号改变的现象称为“同步”(或整步)。
一般示波器只有一个电子枪,要能在屏上同时显示两路信号的图像,必须在人眼的视觉暂留时间内分别显示两波形在屏上不同的位置,这是通过电子开关来完成的。
电子开关是一个自动的快速单刀双掷开关,它把Y1通道和Y2通道的信号轮流送入Y轴放大器,在屏上轮流显示。
由于视觉暂留,观察者可以同时看到两路波形,即双踪显示。
双踪显示有“交替”和“断续”两种方式。
“交替”方式是在本次扫描时显示Y1通道信号,下次扫描时显示Y2通道信号,反复进行。
“断续”方式是在每次扫描中,高速轮流显示Y1通道和Y2通道的信号,以虚线显示在屏上。
由于虚线密集,使图形看起来连续。
二、测量原理1.测量信号的电压和周期用示波器测量信号的电压,一般是测量其峰—峰值U pp,即信号的波峰到波谷之间的电压值。
在选择适当的通道偏转因数和扫描时基因数后,只要从屏上读出峰—峰值对应的垂直距离Y(cm)和一个周期对应的水平距离X(cm),即可求出信号的电压和周期。
(4.9-1)(4.9-2)正弦信号的有效值U eff和峰—峰值U pp的关系为(4.9-3)有时,被测信号电压比较高,必须经过衰减后才能输入示波器的Y通道。
衰减倍数用分贝数表示,其定义为(4.9-4)式中,U0为未衰减时的信号电压值,U为示波器测得的衰减后的电压值。
根据衰减的分贝数和示波器测得的值U,就可得到被测信号的电压值。
2.测量信号的频率(1)李萨如图形设两个互相垂直的振动为式中,f1、f2为两振动的频率,ϕ1、ϕ2为两振动的初相。
当f1=f2时合成振动的轨迹方程为(4.9-5)(4.9-5)式是一个椭圆方程。
当ϕ2-ϕ1=0或±π时,椭圆退化为一条直线;当ϕ2-ϕ1=±π/2时,合成轨迹为一正椭圆。
当f1≠f2时,合成振动的轨迹比较复杂,但当f1与f2成简单的整数比时,合成振动的轨迹为封闭的稳定几何图形,这些图形称为李萨如图形,如图4.9-7所示。
从图形中,人们总结出如下规律:如果作一个限制光点在x,y方向运动的假想矩形框,则图形与此矩形框相切时,横边上的切点数n x与竖边上的切点数n y之比恰好等于两振动的频率之比,即(4.9-6)或因此,若已知其中一个信号的频率,从李萨如图形上数得切点数n x和n y,就可以求出另一待测信号的频率。
(2)拍设两个同方向的简谐振动为选某一时刻两振动相位相同时作为计时起点,则ϕ2=ϕ1=ϕ,若两振动的振幅也相同(A1=A2=A),则合成振动可以表示为当f1与f2的差值远小于f1、f2时,合成振动的振幅▕2Acos[π(f2-f1)t] ▏随时间缓慢地呈周期性变化,这种现象称为拍,振幅变化的频率叫拍频(4.9-7)图4.9-8所示为拍的形成的示意图,其中,t=0时,y1与y2的相位差为π。
如果信号频率f1已知且连续可调,则通过改变f1观察拍频的变化,可以判断出待测信号频率f2是大于f1还是小于f1,然后根据测得的拍频f3和(7)式就可求出待测信号的频率。
【实验仪器】DF4320型双通道示波器,EE1641B函数信号发生器,连接线若干一、DF4320型双通道示波器DF4320型双通道示波器的面板图入图4.9-9所示,各部件名称及作用介绍如下:1、亮度(intensity):用于调节光点亮度。
2、聚焦(focus):用于调节光点大小。
3、轨迹旋转(trace rotation):可调节波形与水平刻度线的角度。
4、电源指示灯(power indicator)5、电源开关(power)6、校准信号(probe adjust):提供0.5V、频率为1kHz的方波信号。
7、8.垂直移位 (vertical position) 旋钮:改变波形的在屏上的竖直位置。
9.垂直方式按钮(vertical mode):共5个按钮。
按下CH1或CH2时,单独显示通道1或通道2的信号;按下ALT时,两个通道交替显示;按下CHOP时,示波器处于断续工作方式;按下ADD时,显示两个通道信号的代数和。
10.通道2极性(CH2 NORM/invert):改变通道2信号的极性。
当垂直方式置“ADD”时,选择“NORM”,屏上显示两通道信号的和;选择“invert”, 屏上显示两通道信号的差。
11、12.电压衰减(volts/div) 旋钮:即偏转因数。
用于调节垂直偏转灵敏度,它指示竖直方向每厘米代表的电压值。
对于一定的输入信号,调节它,可改变波形在竖直方向的幅度。
13、14.微调(variable) 旋钮:用于连续调节垂直偏转灵敏度。
15、16.耦合方式(AC-GND-DC)按钮:输入信号的耦合方式。
置“AC”时,交流输入,直流成分被隔断;置“DC”时,直流输入;置“GND”时,接地,输入零信号。
17、18.通道1(CH1 OR X)和通道2(CH2 OR Y)信号输入插孔。
19.水平移位(horizontal) 旋钮:调节它可使波形水平移动。
20.电平(level) 旋钮:用来调节被测信号在某一电平触发扫描。
21.触发极性(slope):用于选择触发信号的上升沿或下降沿去触发扫描。
22.扫描方式(sweep mode)按钮:选择“AUTO”(自动)时扫描发生器自动工作,屏上始终有扫描线;选择“NORM”(常态)时,必须有触发信号扫描发生器才有扫描信号输出;选择“SINGLE”(单次)时,触发信号只触发一次扫描,下次扫描需再按动一次该键。
23.被触发或准备指示灯(trig’d ready):在被触发扫描时,指示灯亮;在单次扫描时,指示灯亮表示扫描电路在触发等待状态。
24.扫描速率(sec/div)旋钮:即扫描时基因数。
用于调节扫描速度,其数值的倒数即扫描速率。
它指示水平方向每厘米代表的时间值,其范围从0.1μs/div到0.2s/div。
25.扫描微调、扩展(variable pull×5) 旋钮:用于连续调节扫描速度。
当旋钮被拉出时,扫描速度扩大5倍。
在测量时间(周期)时,该旋钮应关上。
26.触发源(trigger source)按钮:用于选择产生触发的源信号。
有四种方式选择:CH1、CH2、LINE、EXT。
在单踪显示时,无论选择CH1还是CH2,触发信号都来自被显示的通道。
27.触发耦合(coupling)按钮。