用示波器测量相位差实验报告.docx
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用示波器测量相位差实验报告
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用示波器测量相位差实验报告
篇一：
示波器的使用及测量相位差
示波器的使用及测量相位差
摘要：
示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号输入和放大系统、同步系
统以及电源五部分组成。
用示波器可以观察电信号波形以及测量电压、频率和相位差等。
本文就是主要介绍如何利用示波器测量两个正弦电压的相位差，主要采用李萨如图形法和双踪法。
关键词：
示波器测量相位差李萨如图法双踪法实验目的：
1.了解示波器的结构和原理。
2.掌握示波器各旋钮、按钮、按键的作用和使用方法。
3.学会用示波器采用李萨如图法和示踪法测量相位差。
4.能对实验结果进行分析，比较各种测量方法的优缺点，对实验数据进行不确定度处理，写出合格的实验报告。
实验原理：
示波器的工作原理：
示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号
输入和放大系统、同步系统以及电源五部分组成。
示波器内有电子枪，电子枪发射电子束经Y轴偏转板或x轴偏转板会发生偏转，从而打在荧屏上。
人们可以根据显示在荧屏上波的形状、幅度来判断信号源的电压、频率等的大小。
用示波器测量相位差的原理：
（1）用李萨如图法测量。
使示波器工作在x-Y方式，分别把两个信号输入到x偏转板和Y偏转板，然后移相，则得到如图所示的李萨如图
（1）.从示波器屏幕上读出A和b的值（格数），则信号的相位差为
（2）双踪法。
使示波器工作在扫描工作方式，选择交替显示，调节两条扫描线重合。
把两待测信号通过示波器的两个输入通道输入，得到如上图
（2）图所示，读出一个信号周期T所占的格数n（T）及?
t的对应格数n（?
t）,则相位差
?
?
2?
n（?
t）
n（T）
实验内容与步骤：
（一）测量正弦电压的电压和频率、周期
（1）首先将示波器的各个旋钮的功能和用法弄清楚。
（2）第二，将示波器的各个旋钮调到实验所需的正常状态，然后使之处于工作
状态。
（3）第三，用信号发生器作为信号源，调节输出电压峰峰值为2V,频率为10khZ，
其输出信号接在ch1信号输入端上。
（4）调节扫描时间旋钮和ch1的信号输入衰减值，正确选择同步信号，是得
到清晰、稳定的正弦波形。
（5）记录波形在竖直方向的幅度Y,一个周期信号波形在水平方向的幅度x，还
有扫描时间，电压灵敏度。
（6）改变输出信号，改为接在ch2信号输入端上，类似上面的步骤在测。
（7）将所得的数据整理成如下表1.10。
（二）测量两个正弦波电压的相位差
李萨如图形法⒈调节好示波器，使之工作在x-Y方式。
⒉分别以频率为500hZ,1000hZ,1500hZ的两个信号频率输入到
x,Y偏转板。
⒊通过移相的方法使两信号的相位差稳定在某一固定值，得到
如上图
（1）所示的李萨图形。
⒋从示波器屏幕上读出A和b的值⒌将数据整理成表格1.11
双踪法⒈使示波器工作在扫描工作方式，选择交替显示，调节两条扫
描线重合。
⒉分别以频率为500hZ,1000hZ,1500hZ的两个信号频率输入到x,Y偏转板，得到如
（2）图所示的图
⒊从图中读出一个信号周期T所占的格数n（T）的对应格数n（）⒋将数据整理成表格1.12
数据处理及结果
（二）测量两个正弦波电压的相位差
误差分析：
测量正弦电压的电压和频率、周期时，测x、Y时数格数时容易出现
误差。
测量两个正弦波电压的相位差时，系统的仪器的不精准而产生的误差和数格、读数时也会造成误差。
实验总结：
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。
它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。
利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
可见，懂得使用示波器是多么重要。
通过这次实验我了解了示波器的内部结构和其工作原理。
通过操作，基本清楚了示波器各旋钮、按键的作用。
在测量电压、频率、相位差的时候，我明白了实验严谨性是多么重要，无论是在操作和读数上都要细心，只有带着严谨的科学态度才能成功的做好每一个实验。
参考文献:
【1】岳优兰编1普通物理实验[m]1郑州大学出版社20XX【2】李恩普等编1大学物理实验[m]国防工业出版社20XX【3】王荣编1大学物理实验[m]国防科技大学出版社20XX
【4】杨述武等主编，普通物理实验（第四版）.北京：
高等教育出版社，20XX
【5】王殿元大学物理实验.北京：
北京邮电大学出版社，20XX
篇二：
示波器测电容实验报告
示波法测电容设计性实验报告
电容是电容器的参数之一，电容在交流电路中电压与电流间除了大小发生变化，相位也发生了改变，而通过示波器可以很清楚地观察到这些变化。
示波谐振法测量电容，就是用示波器观察RLc串联电路的谐振现象来确定电容的值，这对于解决生活及实验中的实际问题，有着很重要的作用。
一、实验目的
1、进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用并学会利用示波器测电容的容值。
2、观察Rc和RLc串联电路的暂态过程，加深对电容充、放电规律特性的认识。
3、学会用半衰期方法测量Rc暂态过程时间常数。
4、观察RLc串联电路的谐振现象，用示波器确定谐振频率。
二、可供仪器
双踪数字示波器、多功能信号源、电阻、电容三个（1.0，0.1，0.022微法）、电感、导线若干
三、实验原理
1、RLc串联谐振
将电阻R、自感L和电容c串联后加上交变电压如图所示
图1RLc串联电路
在交变电路中，电容c和电感L两端的阻抗与电压的园频率有关，所加交流电压u（有效值）的角频率为ω，则电路的复阻抗为：
Z?
R?
j（ωL?
复阻抗的模:
1）
ωc
（1）
Z?
R2?
（ωL?
复阻抗的幅角:
12
）
ωc
（2）
1ωL?
?
?
R（3）
即该电路电流滞后于总电压的位相差。
回路中的电流I（有效值）为：
I?
uR2?
（ωL?
12
）
ωc（6）
上面三式中Z、?
、I均为频率f（或角频率ω，ω?
2?
f）的函数，当电路中其他元件参数取确定值的情况下，它们的特性完全取决于频率。
图2（a）、（b）、（c）分别为RLc串联电路的阻抗、相位差、电流随频率的变化曲线。
其中，（b）图?
?
f曲线称为相频特性曲线；（c）图i?
f曲线称为幅频特性曲线。
图2RLc串联电路幅频、相频曲线
由曲线图可以看出，存在一个特殊的频率f0，特点为：
当f?
f0时，?
?
0，电流相位超前于电压，整个电路呈电容性；当f?
f0时，?
?
0，电流相位滞后于电压，整个电路呈电感性；当ωL?
1
?
0时，
即?
0?
ωc
f0?
随f偏离
f0越远，阻抗越大，而电流越小。
此时，?
?
0，表明电路中电流I和电压u同位相，整个电路呈现纯电阻性，这就是串联谐振现象。
此时电路总阻抗的模Z?
R为最小，，电流I?
uZ则达到极大值。
因此，只要调节f、L、c中的任意一个量，电路都能达到谐振。
根据Lc谐振回路的谐
振频率
T?
2（9）f
可求得c：
c?
1
4?
2f0L（10）
2
2、示波法测量f0
用低频信号发生器作为交流电源，把串联电路的总电压u加在示波器Y轴上，把电流信号（即uR，因为I与uR同相位）加在x轴上，示波器将得到一个如下所示图李萨茹图形。
改变信号源频率，当李萨如图形由椭圆变为直线时，则电路处于谐振状态。
此时，信号源频率即等于f0。
图3测量线路图
若用双踪示波器观察，则把u及uR分别输到示波器YA和Yb，当两波形能完全重合时，u与uR同相位，电路处于谐振状态。
四、实验内容步骤
（1）电路连接如图3，其中L?
10mh,c0?
0.1?
F,R?
200?
。
（2）在调节信号发生器的频率的同时观察李萨茹图形的变化，当调至某一频率时，当李萨如图形由椭圆变为直线时，电路处于谐振状态。
（电压为最大，测得这个信号的频率）。
（3）由谐振频率计算所得电容的实验值。
五、实验数据处理
电路元件参数L?
10mh,R?
200?
c0?
1.0?
F,0.1?
F,0.022?
F，测RLc谐振频率，数据记录及结果见下表。
六、实验误差分析
实验误差分析1、系统误差
（1）仪器不精确,造成误差
（2）示波器的图像有厚度，使结果有误差（3）图像抖动产生误差2、偶然误差
（1）仪器操作失误造成电路连接错误，从而产生误差
（2）观察时未使振幅达到最大就进行读数（3）读数误差
感悟心得：
………..我们选择了RLc电路的连接方法，并用示波器测量电容，这对增强我们的物理逻辑思维是大有益处的。
在测量的过程中，尽管实验数据较为繁琐，但我们还是耐心的完成了实验，培养了我们在实验中的耐心，这是做科学实验探索的一个基本要求，得以最终以良好的状态完成了实验。
篇三：
用示波器测相位
实验二：
用示波器测量频率和相位
一、实验目的：
1、学会利用示波器测量频率和相位的方法；
2、比较几种测量相位的误差。
二、实验原理：
在示波器测试技术中，通常是根据周期来推算频率的。
相位的测量实际是相位差的测量，因为信号umsin（ωt十Ф）的相位（ωt十Ф）是随时间变化的，测量绝对的相位值是无意义的。
因此，具有实际意义的相位测量是指两个同频率的弦信号之间的相位差的测量。
利用示波器线性扫描下的多波形显示是测量相位差最直观、最简便的方法。
相位量的原理是把一个完整的信号周期定为3600，然后将两个信号在x轴上的时间差换成角度值。
李沙育图形法测相位是利用示波器x和Y通道分别输入被测信号和一个已知信号，调节已知信号的频率使屏幕上出现稳定的图形，这些图形称为李沙育图形，根据已知信号的频率（或相位）便可求得被测信号的频率（或相位）李沙育图形法既可测量频率又可测量相位。
三、实验设备：
1、函数信号发生器，型号Yb1638，指标：
0.2hz-2mhz，数量1台；
2、双踪示波器，型号Yb4360，指标：
Dc--60mhz，数量1台。
四、实验预习要求：
1、复习好《电子测量》中示波测量技术的有关章节。
2、参照仪器使用说明书，了解函数信号发生器、双踪示波器的各旋钮、开关的作用。
五、实验步骤
1．用双踪示波法测量相位
将欲测量的两个信号A和b分别接到示波器的两个输入通道，示波器设置为双踪显示方式，调节有关旋钮，使荧光屏上显示两条大小适中的稳定波形，先利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向上所占的长度，然后再测量两波形上对应点（如过零点、峰值点等）之间的水平距离，则两信号的相位差为：
ΔФ=（x/xT）×3600
式电x为两波形上对应点之间的水平距离；xT为被测信号的一个周期在水平方向上所占的距离。
为减小测量误差，还可取波形前后测量的平均值，用这种方法测相位差时应该注意，只能用其中一个信号去触发另一路信号，最好选择其中幅度较大的那一个，而不要用多个信号分别去触发，以便提供一个统一的参考点进行比较。
尽管可以采用一些措施减小误差，但由于光迹的聚焦不可能非常细，读数时又有一定误差，使用双踪示波法测量相位差的准确度是不高的，尤其是相位差较小时误差更大。
2．用李沙育图形法测量频率或相位
（1）测量频率：
李沙育图形法测量频率时，示波器工作于x—Y方式下，频率已知的信号与频率未知的信号加到示波器的x、Y两个输人端，调节已知信号的频率，使荧光屏上得到李沙育图形，由此可测出被测信号的频率。
示波器工作于x—Y方式时，x和Y两信号对电子束的使用时间总是相等的，而且x
和Y信号分别确定的是电子束水平、垂直方向的位移，所以信号频率越高，波形经过垂直线和水平线的次数越多（如正弦波每个周期经过两），即垂直线、水平线与李沙育图形的交点数分别与x和Y信号频率成正比。
因此，李沙育图形存在关系：
FY/Fx=nh/nV
式中，nh和nv分别为水平线、垂直线与李沙育图形的交点数；FY和Fx分别为示波器Y和x信号的频率。
下表列出了常用的几种不同频率、不同相位的李沙育图形。
事实上，垂直线（或水平线）与李沙育图形的切点数n’v（或n’h）也与x（或Y）信号频率成正比，即：
FY/Fx=nh/nV=n’h/n’v
李沙育图形法适合测量频率比在1：
10－10：
1之间的信号，否则波形显示复杂，难以确定交点数或切点数，给调整和测量带来困难。
（2）测量相位差：
在低频相位差的测量中，常采用李沙育图形法（也称为椭圆法）。
这种方法是要把比较相位差的两个同频率、同幅度的正弦信号分别送入示波器的Y通道和x通道，使示波器工作在x—Y显示方式，这时示波器的屏幕上会显示出一个椭圆波形，即李沙育图形。
最后由椭圆上的坐标可求得两信号的相位差为
ΔФ=arcsin（Y0/Ym）或ΔФ=arcsin（x0/xm）
式中，ΔФ为两信号的相位差；x。
、Y。
为椭圆与x轴、Y轴截距的一半；xm、Ym为荧光屏上光点在x轴、Y轴方向上的最大偏转距离的一半。
由上式可以看出，x。
、Y。
、xm、Ym都是在一个轴上测量的，因而与示波器的垂直或水平灵敏度没有关系。
虽然李沙育图形法测量过程比双踪示波法复杂，但其测量结果比双踪示波器要准确。
六、思考题：
1．利用示波器测量李沙育图形时，如何减小其相位测量误差？
2．试述利用李沙育测量频率的原理。
3．试述本次实验中，相位的两种测量方法的特点及异同。
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