示波器的原理及使用.ppt

,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”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,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程。,同步（in-phase）,TX=NTY,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,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Y2时，接线时应防止将外电路短路。,【注意事项】,六、思考题,1、已有信号接到示波器的输入端，但示波器荧光屏并无显示，可能的原因是什么？2、如果示波器显示的波形左右移动，原因是什么？如何调整？,谢谢！,