大物实验示波器的使用实验报告Word下载.docx
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图8-2VD4322型双踪示波器板面图
入耦合开关（Ac-gnD-Dc）9、10、垂直偏转因数选择开关（V/格）11、Y1位移旋钮12、Y2位移旋钮13、工作方式选择开关（Y1、Y2、交替、断续）14、扫描速度（时间/格）选择开关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮17、电平调节旋钮
【实验原理】
一、示波器的结构及简单工作原理
示波器一般由5个部分组成，如图8-3所示：
（1）示波管；
（2）信号放大器和衰减器（3）扫描发生器；
（4）触发同步电路；
（5）电源。
下面分别加以简单说明。
1、示波管
示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外壳内，
里面抽成高真空。
如图8-4所示，下面分别说明各部分的作用。
（1）荧光屏：
它是示
波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而显示出电子束的位置。
当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定时间才会停止，称为余辉效应。
（2）电子枪：
由灯丝h、阴极K、控制栅极g、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。
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。
它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。
示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。
阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。
当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极。
第二阳极电位更高，又称加速阳极。
面板上的“聚焦”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。
有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。
（3）偏转系统：
它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板Y，一对水平偏转板x。
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光点偏移距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。
2、信号放大器和衰减器
示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。
由于示波管本身的x及Y轴偏转板的灵敏度不高（约0.1—1mm/V），当加在偏转板的信号过小时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。
为此设置x轴及Y轴电压放大器。
衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的要求，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器受损。
对一般示波器来说，x轴和Y轴都设置有衰减器，以满足各种测量的需要。
3、扫描系统（扫描发生器）
扫描系统也称时基电路，用来产生一个随时间作线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波电压，如图8-5所示，这个电压经x轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。
这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，Y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。
扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的重要组成部分。
一、
示波器显示波形的原理
如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的是一条竖直亮线，如图8-6所示。
要能显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉开。
这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，最后突然回到最小，此后再重复地变化。
这种扫描电压即前面所说的“锯齿波电压”，如图8-5所示。
当只有锯齿波电压加在水平偏转板上时，如果频率足够高，则荧光屏上只显示一条水平亮线。
如果在竖直偏转板上（简称Y轴）加正弦电压，同时在水平偏转板上（简称x轴）加锯齿波电压，电子受竖直、水平两个方向的力的
作用，电子的运动就是两相互垂直的运动的合成。
当锯齿波电压比正弦电压变化周期稍大时，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。
三、触发同步的概念
如果正弦波和锯齿波电压的周期稍微不同，屏上出现的是一移动着的不稳定图形。
这种情形可用图8-7说明。
设锯齿波电压的周期Tx比正弦波电压周期Ty稍小，比方说Tx/Ty=7/8。
在第一扫描周期内，屏上显示正弦信号0—4点之间的曲线段；
在第二周期内，显示4—8点之间的曲线段，起点在4处；
第三周期内，显示8—11点之间的曲线段，起点在8处。
这样，屏上显示的波形每次都不重叠，好
象波形在向右移动。
同理，如果Tx比Ty稍大，则好象在向左移动。
以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。
其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不成整数倍，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。
为了使屏上的图形稳定，必须使Tx/Ty=n（n＝1，2，3，?
），n是屏上显示完整波形的个数。
为了获得一定数量的波形，示波器上设有“扫描时间”（或“扫描范围”）、“扫描微调”旋钮，用来调节锯齿波电压的周期Tx（或频率fx），使之与被测信号的周期Ty（或频率fy）成合适的关系，从而在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。
输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。
由于环境或其它因素的影响，它们的周期（或频率）可能发生微小的改变。
这时，虽然可通过调节扫描旋钮将周期调到整数倍的关系，但过一会儿又变了，波形又移动起来。
在观察高频信号时这种问题尤为突出。
为此示波器内装有扫描同步装置，让锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。
有的示波器中，需要让扫描电压与外部某一信号同步，因此设有“触发选择”键，可选择外触发工作状态，相应设有“外触发”信号输入端。
四、示波器的应用
1、示波器观察电信号波形。
将待观察信号从Y1或Y2端接入加到Y偏转板，x偏转板加上扫描电压信号，调节辉度旋钮、聚集旋钮、x、y位移旋钮,调节电压偏转因数旋钮和扫描时间旋钮，再调节同步触发电平旋钮，即看到待观察信号波形。
2、测量电压
利用示波器可以方便测出电压值，实际上示波器所做的任何测量都归结为电压的测量。
其原理基于被测量的电压使电子束产生与之成正比的偏转。
计算公式为u（t）?
yky（8-1）
式中，y为电子束沿y轴方向的偏转量，用格数（DIV）表示；
ky为示波器y轴的电压偏转因数（V/DIV）即（伏/格）。
3、测量频率
（1）周期换算法
周期换算法所依据的原理是频率与周期成倒数关系：
f?
1T
（8-2）
信号的周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形的又一个周期在荧光屏上的水平偏转距离而求得T?
t?
x（T=扫描速度×
一个周期水平距离），故信号的频率便可以算出。
（2）李萨如图形法设将未知频率fy的电压uy和已知频率fx的电压ux（均为正弦电压），分别送到示波器的Y轴和x轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。
根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。
图8列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难
得出：
所以未知频率
fy?
nn
xy
图8-8李莎如图
加在Y轴电压的频率加在x
轴电压的频率
fyfx
水平直线与图形相交的垂直直线与图形相交的
点数nx点数ny
fx
（8-3）
【实验内容及要求】
1、示波器：
辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子；
2、信号源：
频率、信号幅度、波形选择。
3、连接信号源与示波器：
信号源输出正弦波信号、调节示波器，出现稳定的正弦波，根据波形和幅度因子算出电压有效值，波形和扫描因子算出信号频率。
4、将示波器置非扫描档，外接两个信号源合成利萨如图。
篇二：
实验二十三示波器的使用
班级姓名学号同组人日期
1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。
2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。
3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。
【实验仪器】
固纬gos-620型双踪示波器一台，gFg-809型信号发生器两台，连线若干。
【实验原理】
示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。
在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。
其基本结构与工作原理如下
1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理
本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。
基本结构大致可分为示波管（cRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。
“示波管（cRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。
可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。
1）电子枪
电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极g，第一阳极A1，第二阳极A2等。
阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。
并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。
2）偏转系统
偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。
从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。
若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，
F灯丝，K阴极，g控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、x竖直、水平偏转板
图1示波管结构简图
屏上光点的位置就会移动。
x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。
如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向
上发生位移。
3）荧光屏
荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。
4）显示波形的原理图
2图3图4
在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。
在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。
电子的运动是两相互相垂直运动的合成。
当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。
当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动。
为了消除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步”，这一功能由机内“触发同步”电路来完成。
2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理
通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。
此法于1855年由利萨如所证明。
将被测正弦信号fy加到y偏转板，将参考正弦信号fx加到x偏转板，当两者的频率之比
是整数时，在荧光屏上将出现利萨如
图。
图5给出了几种不同频率比的利萨如图形。
判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为nx，竖直线上的切点数最多为nY，则
nx
ny
图5的第一个图形，nx?
2，ny?
4，Y轴上的信号频率fy与x轴上的信号频率
2
fx之比为，若fx已知，则fy可求。
4
【实验内容与步骤】
开机前完成以下准备工作：
扫描微调、电压灵敏度微调置校准档（顺时针打死）、扫描方式（置自动）、触发源选项（置ch1或ch2）、耦合方式（置Ac）；
按压电源按钮预热3分钟。
（2）初始化示波器面板获得“点”：
辉度、聚焦、三个位置旋钮置于居中位置，扫描灵敏度置于正交模式。
（五居中一归零）；
（3）顺时针旋转扫描灵敏度选扭置0.2ms档获取扫描线；
（4）利用ch1观察机内方波校准信号并作为待测电信号1，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第一行；
（5）分别利用ch1与ch2两个通道观察左右两个音频信号发生器提供的10V1000hz与15V2000hz的正弦交流信号，并作为待测电信号2与待测电信号3，记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第二行与第三行。
（6）扫描灵敏度选钮置正交模式，按压下触发交替旋钮，显示模式置双踪模式观测不同频率比的利萨如图形。
（7）申请课堂考核，归整仪器结束实验。
【实验数据与实验结果】
图5利萨如图
附表电信号电压、频率的测量数据记录表（11海科曹丽安娜提供）
实验结果：
详见下页附图（11海科曹丽安娜提供）
注意事项
1．信号发生器、示波器预热3分钟以后才能正常工作。
2．测信号电压时，一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；
测信号周期时，一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；
3．不要频繁开关机，示波器上光点的亮度不可调得太强，也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上，如果暂时不用，把辉度降到最低即可。
4．转动旋钮和按键时必须有的放矢，不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧，以免损坏按键、旋钮和示波器，示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式，切忌生拉硬拽。
篇三：
示波器的使用实验报告
实验一通用模拟与数字双踪示波器的使用及测量
一、实验目的和要求
1．根据已学的示波器理论知识学习正确使用通用双踪示波器，并利用示波器进行各种电信号的测量，熟练掌握模拟示波器的使用。
2．学习数字式通用示波器的使用，了解其在测量上的强大功能，并与模拟示波器进行比较，体会各自在测量上的特点。
3．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的
有关问题，并按时提交实验报告。
二、实验原理
在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。
它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。
我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。
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。
若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。
因此，只有当x偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。
一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与x偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。
这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。
近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。
只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。
在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。
交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。
由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。
这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。
同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。
这相当于两个函数的相加减。
示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在x－Y平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。
它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。
三、实验仪器设备
1．模拟双踪示波器cs－4135A一台
2．数字双踪示波器TDs－1002b一台
3．DDs函数信号发生器Dg1022一台
图1－1cs-4135A示波器前面板示意图
示波器前面板之说明：
1．cRT显示屏显示范围为垂直轴8div（80mm），水平轴10div（100mm）。
为使显示信号与刻度间不会产生视差，采用了标示于荧幕内侧的刻度。
此外在刻度的左端则标示有测定响应时间的%记号。
2．poweR电源开关按钮。
3．电源指示灯。
4．cAL端子为校正用信号输出端子。
使用于校正探头时，可得到1Vp-p正极性，1khz之方波信号输出。
5．刻度照明控制cRT格子刻度线的亮度。
6．TRAceRoTA用于调节水平扫描线的倾斜度。
7．Focus扫描线焦距调节旋钮。
8．InTen辉度旋钮用于调整扫描线的亮度。
9．gnD接地端子。
10&
13．调节ch1和ch2波形的垂直位置。
12．bAL用于调整垂直通道的Dc平衡。
11&
14．Ac-gnD-Dc垂直通道的输入耦合方式，即选择以何种方式观测输入信号。
15&
16．偏转灵敏度（垂直轴衰减）旋钮粗调和微调，为获得正确的读数，微调旋钮必需关闭，即顺时针旋至最右端的位置。
19．moDe用于选择触发方式。
AuTo：
由触发信号启动扫描，若无输入触发信号则显示扫描时间基线。
noRm：
若无正确输入触发信号则没有任何显示。
FIx：
在固定的触发电平位置开始触发扫描。
TV-F：
将复合射频信号的垂直同步脉冲分离出来实现触发。
TV-L：
将复合射频信号的水平同步脉冲分离出来实现触发。
20．VeRTmoDe用于选择垂直通道输入信号的显示模式。
ch1：
显示ch1的输入信号。
ch2：
显示ch2的输入信号。
ALT：
采用交替方式显示ch1和ch2的输入信号（用于高速扫描）。
chop：
以固定的250khz频率采用断续方式显示ch1和ch2的输入信号（用于低速扫描）。
21．ch2InVeRT按下此按钮，ch2输入信号极性被反相。
22．x-Y按下此按钮，示波器变为x-Y轴图示仪，此时ch1为Y轴，ch2为x轴。
23．souRce选择触发信号源。
VeRT：
触发源由VeRTmoDe加以选择（其中chop方式触发源由ch1提供）。
ch1（ch2）：
触发源为ch1（ch2）的输入信号。
LIne：
触发源为商用电源的电压波形。
exT：
外部接入的触发源。
24．sLope用于选择触发信号的极性。
25．TRIggeRLeVeL用于调整触发电平。
26．外触发源输入端。
27&
28．扫描速度粗调和微调旋钮，同样读数时微调旋钮必需旋至最右端的位置。
29．调节显示波形的水平位置。
30．x10mAg按下此按钮，信号在水平方向上扩展10倍。
四、预习要求
1、复习好教材《电子测量与仪器》第六章时域测量的内容，掌握示波器的原理。
2、查找相关资料及参照实验仪器使用说明书，预先了解双踪示波器、函数信号发生器各旋钮、开关的作用。
3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。
五、实验内容
（一）、学习并熟练掌握通用模拟示波器的使用
1．打开示波器预热后调出扫描线，对照上一页图1－1的标示，熟悉cs-4135A模拟示
波器各个开关和旋钮的作用。
2．从Dg1022函数信号发生器的ch1输出一个频率为1khz，幅值为5Vpp的正弦波，输入到cs-4135A模拟示波器的ch1（垂直通道1）上并稳定显示，示波器的一些初始设置如下：
moDe位于AuTo，VeRTmoDe位于ch1，souRce位于VeRT，TRIggeRLeVeL约位于中间位置，偏转灵敏度旋钮和扫描速度旋钮处于适当位置，按键按钮都处于弹出状态；
接着完成以下操作：
（1）．把触发源souRce的选择杆从VeRT的位置拨至ch1和ch2，理解为什么在ch2位置
时波形变得不稳定，然后拨回VeRT位置。
（2）．旋转水平位移旋钮，把波形的扫描起点右移到显示屏幕的可视位置，然后按下和
弹起sLope按键，查看波形的不同触发极性（正极性上升沿触发，负极性下降沿触发）。
（3）．旋转TRIggeRLeVeL旋钮，观察波形起点的位置变化，当起点超过波形的正负峰值
时，波形显示会有什么变化？
体会触发电平在获取稳定波形显示过程中的重要作用。
（4）．把VeRTmoDe选择杆从ch1拨至ch2，会出现什么情况？
此时再把moDe选择杆从
AuTo位置拨至noRm，又会出现什么情况？
体会触发和扫描的工作状况。
最后把各设置拨回初始位置。
VeRTmoDe选择杆从ch1拨至ch2:
波形消失。
moDe选择杆从AuTo位置拨至noRm：
无明显变化。
3．熟悉示波器的双通道显示功能。
从Dg1022函数信号发生器的ch2输出另一个频率为1.5khz，幅值为5Vpp的
正弦波（注意ch2的默认波形是三角波），输入到cs-4135A模拟示波器的ch2（垂直通道2）上，此时示波器显示的仍然是ch1输入的信号，若要
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