大学物理实验 示波器实验 同济大学浙江学院物理教研室.

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1 大学物理实验 示波器实验 同济大学浙江学院物理教研室

2 示波器是一种非常重要的电子测量仪器，它能将人们肉眼看不到的电压信号快速、直观地展现在眼前，以便于观察、分析和研究，可定量地测得波形的电压幅度、周期、相位差等。
通过传感器的转换还可以将许多非电学物理量转化为电学量，并显示在屏幕上进行测量，如压力、声光信号、生物体的物理量(心电、脑电、血压)等。用途非常广泛。 利用示波器还可以观察两个互相垂直的振动的叠加效果（李萨如图形）

3 ST16B 示波器

4 一、实验目的 1. 了解示波器为什么能把看不见的变化电压变换成看得见的图象。 2. 学会使用示波器观测电压波形。
3. 学会用示波器观察李萨如图形并用李萨如图方法测量正弦信号的频率。

5 二、实验原理 1.示波管 侧向剖面图 灯丝f 通电后炽热，能使阴极K发热产生大量自由电子，经阳极加速和会聚作用，形成高能量的电子束

6 2.电偏转 偏转板上电压为零时，荧光屏正中显示一个亮点； Y偏转板加周期电压，荧光屏上显示一条铅直亮线。
沙斗实验 Y加电压 X加电压 偏转板上电压为零时，荧光屏正中显示一个亮点； Y偏转板加周期电压，荧光屏上显示一条铅直亮线。 X偏转板加周期电压，荧光屏上显示一条水平亮线。

7 3.示波器显示波形原理 显示稳定波形的条件：Y偏转板待测信号足够大；X偏转板加上锯齿波电压；保持每次扫描起点位置不变 同时加电压 Y加电压
b Y加电压 X加电压 显示稳定波形的条件：Y偏转板待测信号足够大；X偏转板加上锯齿波电压；保持每次扫描起点位置不变

8 4. 示波器控制电路功能 普通示波器结构方框图 示波器控制电路主要包括垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路等部分。

9 同步原理： Tx=nTy , fy=nfx 触发同步电路，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”，操作时使用“电平”旋钮。

10 5. 用示波器观测李萨如图形 在x、 y偏转板上都加正弦电压，两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy 成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图。 nx，ny 分别为李萨如图形与假想水平线、假想垂直线的切点数，则fx、fy 和nx、ny 满足下列关系：

11 请回答：

12 ST-16B示波器 X Y 触发电平 触发锁定 扫描微调 Y轴灵敏度微调 扫描速度选择 Y轴灵敏度调节 X输入信号选择 触发信号选择
极性选择 X输入信号选择 输入信号耦 合方式选择 触发信号选择

13 6. 示波器的读数 垂直方向——信号电压峰峰值 水平方向——信号的周期 SY ：Y轴灵敏度（旋钮上显示，可
调），单位为V／div（伏/大格） Y：信号在屏幕上显示的垂直幅度， 单位为div（大格） 水平方向——信号的周期 Sx ：x轴灵敏度（旋钮上显示，可调），单位为μs/div或ms/div X：信号在屏幕上显示的水平幅度，单位为div

14 “ TIME/div ”的档位在0.5ms/div ，周期 T=5.6×0.5=2.8mS
6.8格 5.6格 假设：“ V/div ” 档位置于2V/div，则电压Upp=2×6.8=13.6V “ TIME/div ”的档位在0.5ms/div ，周期 T=5.6×0.5=2.8mS 频率 f=1/T=0.36KHz

15 三、仪器与器材 ST-16B型示波器、YB1602型函数信号发生器、THF–1简易信号发生器。
YB1602型函数信号发生器可产生0.2Hz–2MHz的正弦波信号、方波信号和三角波信号，输出电压范围为0–20V 。 简易信号 发生器 函数信号 发生器

16 四、实验内容 1. 观察波形 2. 测量不同交流信号的电压、周期与频率。 3. 观察李萨如图形，测量正弦信号频率。

17 1. 观察波形

18 2. 测量函数信号发生器的输出信号电压、周期与频率

19 3. 观察李萨如图形，测量正弦信号频率。 简易信号 发生器 函数信号 发生器

20 五、数据记录与处理 1. 观察与测量函数信号 待测信号波形 电压峰-峰值 周 期 频 率 fy（kHz） V/div div UP-P/V ms/div Ty（ms） 注: 规定衰减波的峰-峰值为第一峰与第一谷之间的电压差,衰减波的周期为第一峰至第二峰之间的时间。

21 2. 观察李萨如图形、测量正弦信号频率。

22 六、注意事项 1.Y轴灵敏度和X轴扫描速度旋钮要选择合适的档位，在满足测量范围的前提下，所显示的波形尽可能大些，以提高测量精度
2.读数前确保灵敏度微调旋钮顺时针旋足 3.衰减波的峰峰值为第一峰与第一谷之间的电压差，周期为第一峰至第二峰之间的时间

23 七、思考与拓展 1. 如何用示波器测量正弦信号的频率？叙述两种方法？
2. 当Y轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么原因？应如何调节才能使波形沿Y轴展开？ 3. 用示波器能测量直流电压吗？如何测量？