示波器实验报告

示波器实验报告

在现实生活中，越来越多的事务都会使用到报告，报告包含标题、正文、结尾等。你还在对写报告感到一筹莫展吗？下面是小编收集整理的示波器实验报告，仅供参考，欢迎大家阅读。

一、【实验名称】

示波器的使用

二、【实验目的】

1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法

2.掌握用示波器观察电信号波形的方法

3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路

三、【实验原理】

双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成

1.示波管 示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。

2.双踪示波器的原理

双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等；

其中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形，忽而显示YCH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。

如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步）

当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。

3.示波器显示波形原理

如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。

4.李萨如图形的基本原理

如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。

四、【仪器用具】：

信号发生器、双踪示波头、探头

五、【实验内容】

几种李萨如图形

nxny分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量

nx/ny=1/2 nx/ny=1/3 nx/ny=2/3 nx/ny=3/4

3.观察李萨如图形

a.开通CH2及相应的信号发生器

b.调节该信号发生器的输出频率，直至观察到第二条稳定的正弦波

c.按下“HOR1 MENU”+F5（将CH2信号从γ输入）

d.再次调节频率，使得fx/fy分别等于1:1,1:2,1:3，画下图形

六、【数据处理】

七、【实验结果及分析小结】

示波器使显示电压随时间变化的测试仪器，也就是电压波形，是电子测试中最基础也是最重要的仪器（以电子枪结构和人脸滞留效应为基础）。利用示波器，可以观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号，以及不同时间不同地点观测到的信号。示波器的原理已应用于生活中的各类显示屏上，极大地影响人类的生活。

在医学方面，示波器主要用于各类影像图形的呈现，如心电图、CT、X光、核磁共振等。学习示波器的使用可以为以后的临床工作增加经验。

八、【误差分析】

1.桌面振动造成的影响。

2.示波器上显示的荧光线较粗，取电压值时的荧光线间宽度不准，使电压值不准。

3.取正弦周期时肉眼调节两荧光线间宽度不准，导致周期测定不准确。

4.在选确定fy的值时上下跳动，可能造成取值不准。

5.机器系统存在系统误差。

九、【思考与讨论】

1.简述示波器显示u-t图形（即电信号波形）的原理。

答：示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏幕上，就可以产生细小的光点。当一个直流电压加到一对偏转板上时，将使光点在荧光屏上产生一个固定位移，该位移的大小与所加直流电压成正比。如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上时，则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定。在被测信号的瞬时值的变化曲线,即u-t曲线。

2.怎样用示波器定量地测量交流信号的电压有效值和频率？

答：用光标法。

调节波形上下移动键，使一条水平线对准波谷或波峰，计算峰-峰值，除以二就是振幅，再除以√2（1.414）就是有效值。

3.观察两个信号的合成李萨如图形时，应如何操作示波器？

答：a.开通CH2及相应的信号发生器fy

b.调节该信号发生器的输出频率，直至观察到第二条稳定的正弦波

c.按下“HOR1 MENU”+F5（将CH2信号从γ输入）

4.为了使李萨如图形稳定下来，能否使用示波器上的同步旋钮？为什么？

答：不能。因为李萨如图形实际上是一个质点同时在x轴、y轴上振动形成的；同步旋钮是使每次扫描都扫描在同一个起始相位，使一个示波器内只有一个稳定的图形。（例：当你测正弦波时示波器内有多个波形，这时就可以调节同步旋钮）但从李萨如图形的形成原理来看，调节同步旋钮不能使它稳定下来。

5.用示波器观测周期为0.2ms的正弦电压，若在荧光屏上呈现了3个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？

答： 0.2×3=0.6ms，所以周期是0.06ms.

一、实验目的及要求：

（1）了解示波器的基本工作原理。

（2）学习示波器、函数信号发生器的使用方法。

（3）学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。

二、 实验原理：

1) 示波 ……此处隐藏8850个字……度，随距离按cos(2πx /λ)变化的特征。

发射换能器与接收换能器之间的距离

图2换能器间距与合成幅度

实验装置按图7所示，图中S1和S2为压电陶瓷换能器。S1作为声波发射器，它由信号源供给频率为数十千赫的交流电信号，由逆压电效应发出一平面超声波；而S2则作为声波的接收器，压电效应将接收到的声压转换成电信号。将它输入示波器，我们就可看到一组由声压信号产生的正弦波形。由于S2在接收声波的同时还能反射一部分超声波，接收的声波、发射的声波振幅虽有差异，但二者周期相同且在同一线上沿相反方向传播，二者在S1和S2区域内产生了波的干涉，形成驻波。我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器S2处的振动情况。移动S2位置（即改变S1和S2

之间的距离），你从示

波器显示上会发现，当S2在某此位置时振幅有最小值。根据波的干涉理论可以知道：任何二相邻的振幅最大值的位置之间（或二相邻的振幅最小值的位置之间）的距离均为λ/ 2。为了测量声波的波长，可以在一边观察示波器上声压振幅值的同时，缓慢的改变S1和S2之间的距离。示波器上就可以看到声振动幅值不断地由最大变到最小再变到最大，二相邻的振幅最大之间的距离为λ/2；S2移动过的距离亦为λ/2。超声换能器S2至S1之间的距离的改变可通过转动鼓轮

来实现，而超声波的频率又可由声速测试仪信号源频率显示窗口直接读出。

图3用李萨如图观察相位变化

在连续多次测量相隔半波长的S2的位置变化及声波频率f以后，我们可运用测量数据计算出声速，用逐差法处理测量的数据。

3.相位法测量原理

由前述可知入射波ξ1与反射波ξ2叠加，形成波束ξ3即ξ3 =A1cos(2πx /λ)cosωt+A2cos（ωt - 2πx /λ)即对于波束：ξ1 =Acos（ωt - 2πx /λ)

由此可见，在经过△x距离后，接收到的余弦波与原来位置处的相位差（相移）为θ= 2π △x /λ。如图5所示。因此能通过示波器，用李萨如图法观察测出声波的波长。

4.时差法测量原理

连续波经脉冲调制后由发射换能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过t时

间后，到达L距离处的接收换能器。由运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：

速度V=距离L/时间t

图4发射波与接收波

通过测量二换能器发射接收平面之间距离L和时间t ,就可以计算出当前介质下的声波传播速度。五、【实验内容】

1.仪器在使用之前，加电开机预热15min。在接通市电后，自动工作在连续波方式，选择的介质为空气的初始状态。

2.驻波法测量声速。 2.1测量装置的连接：

图5驻波法、相位法连线图

如图5所示，信号源面板上的发射端换能器接口（S1），用于输出一定频率的功率信号，请接至测试架的发射换能器（S1）；信号源面板上的发射端的发射波形Y1，请接至双踪示波器的CH1（Y1），用于观察发射波形；接收换能器（S2）的输出接至示波器的CH2（Y2）

2.2测定压电陶瓷换能器的最佳工作点

只有当换能器S1的发射面和S2的接收面保持平行时才有较好的接收效果；为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到换能器S1、S2的谐振频率点处时，才能较好的进行声能与电能的相互转换（实际上有一个小的通频带），以得到较好的实验效果。按照调节到压电陶瓷换能器谐振点处的信号频率，估计一下示波器的扫描时基t/div，并进行调节，使在示波器上获得稳定波形。

超声换能器工作状态的调节方法如下：各仪器都正常工作以后，首先调节发射强度旋钮，使声速测试仪信号源输出合适的电压（8～10VP-P之间），再调整信号频率（在25～45kHz），选择合适的示波器通道增益（一般0.2V～1V/div之间的位置），观察频率调整时接收波的电压幅度变化，在某一频率点处（34.5～37.5kHz之间）电压幅度最大，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配频率点，记录频率FN，改变S1和S2间的距离，适当选择位置，重新调整，再次测定工作频率，共测5次，取平均频率f。

2.3测量步骤

将测试方法设置到连续波方式，合适选择相应得测试介质。完成前述2.1、2.2步骤后，观察示波器，找到接收波形的最大值。然后转动距离调节鼓轮，这时波形的幅度会发生变化，记录下幅度为最大时的距离Li-1，距离由数显尺（数显尺原理说明见附录2）或在机械刻度上读出，再向前或者向后（必须是一个方向）移动距离，当接收波经变小后再到最大时，记录下此时的距离Li。即有：波长λi=2│Li -Li-1│，多次测定用逐差法处理数据。

3.相位法/李萨如图法测量波长的步骤

将测试方法设置到连续波方式，合适选择相应的测试介质。完成前述2.1、2.2步骤后，将示波器打到“X-Y”方式，并选择合适的通道增益。转动距离调节鼓轮，观察波形为一定角度的斜线，记录下此时的距离Li-1；距离由数显尺（数显尺原理说明见附录2）或机械刻度尺上读出，再向前或者向后（必须是一个方向）移动距离，使观察到的波形又回到前面所说的特定角度的斜线，记录下此时的距离Li。即有：波长λi=│Li -Li-1│

用共振干涉法测量声波的波长的实验装置如图所示。

图中S1和S2为压电超声换能器。信号发生器输出的正弦交流信号加到S1上，由S1完成电声转换，作为声源，发出波前近似为平面的声波；S2作为超声波接收换能器，将接收到的声信号转换成电信号，然后接入示波器观察。S2在接收声波的同时，其表面还反射一部分声波。当S1与S2的表面互相平行时，往返于S1与S2之间的声波发生干涉而形成驻波。

依波动理论，设沿X方向射出的入射波方程为

y1=Acos(ωt-2πλx)

反射波方程为

y2=Acos(ωt+2πλx)

式中，A为声源振幅；ω为角频率；2πxλ为由于波动传播到坐标x处(t时刻)引起的位相变化。

在任意时刻t，空气中某一位置处的合振动方程为

y=y1+y2=(2Acos2πλx)cosωt

上式即为驻波方程。

当cos2πλx=1，即2πλx=kπ时，在x=k·λ2 (k=0,1,2?)处，合成振动振幅最大，称为波腹或声振幅的极大值。

当cos2πλx=0，即2πλx=(2k+1)π2时，在x=(2k+1)·λ4 (k=0,1,2?)处，合成振动振幅最小，称为波节或声振幅的极小值。

改变两换能器之间的距离，当二者之间的距离是半波长的整数倍时，在发射换能器和接收换能器处，声波的幅度（声压）都达到极大值，此时称为“共振”。在相邻极大值之间，两换能器间的距离变化量为λ/2。由波腹(或波节)条件可知，相邻两个波腹(或波节)间的距离为λ2，当S1和S2间的距离L恰好等于半波长(5)