第三章 电磁学基本实验 (6)Word文件下载.doc

1、（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。荧 光屏内外触发扫 描发生器放 大或衰减触 发同 步X轴输入Y轴输入亮度聚焦辅助聚焦电源YXHKGA1A2电子枪图3261示波器结构方框图（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

2、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

3、，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0.11mm/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，

4、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tUx图3263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，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。二、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（3262）所示。要能显示波形，必须同时在水平偏

5、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（3263）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。Uy图3262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Uy12345678图3264荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。如图（3264）所示。

6、三、同步的概念TyTx91011124,11图3265Tx=Ty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（3265）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04点之间的曲线段；在第二周期内，显示48点之间的曲线段，起点在4处；第三周期内，显示811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

7、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（n1，2，3，），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

8、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、利用示波器测量波形幅度、周期、频率和相位等参数的基本方法：1）距离测量法（测电压和周期）：如图（3266）所示，先利用屏幕前的刻度标尺分别读出与电压峰峰值（最大峰位到最小谷位）对应的垂直距离及N个周期波形所对应的水平距离，则 （a） （b） 3266峰峰值电压UPP=（div）偏转因数K（V/div） 交流有效值 周期T= （div）扫描速度P（ms/div）频率

9、f=1/T（Hz） 2）李萨如图法（测位相差）：把两个信号分别加到X轴（CH1）和Y轴（CH2）输入端，则屏幕上光点的运动轨迹是两个互相垂直的谐振动的合成。当两个正弦信号频率之比为整数时，其轨迹是一个稳定的闭合曲线。这种曲线称为利萨如图。本实验通过移相器（如图（3267）产生两个同频率、有一定位相差的信号uPO和uAO，将X轴（外接）和Y轴接地端共同接到移相器的O点，另一端分别接到A点和P点，选择合适的灵敏度，直到在示波器上观察到一个稳定、大小适中的利萨如图，测出相应的XO 、a和b值，计算出相位差 和（当长轴在二、四象限时）。 图（3267）移相器电路 图（3268）仪器描述1、示波器面板的

10、简单介绍：图（3269） YB4325 二踪示波器 操作面板示意图（一）示波管电路部分：2辉度旋钮旋钮（INTENSITY）：控制光点和扫描线的亮度4聚焦旋钮（FOCUS）：调节使光迹清晰（二）垂直方向部分：13 通道1输入端（CH1 INPUT（X）用于垂直方向的输入，在X-Y方式时，作为X轴输入端。17 通道2输入端（CH1 INPUT（Y）在X-Y方式时，作为Y轴输入端。11、12、16、18交流直流接地（AC、DC、GND）输入信号与放大器连接方式选择开关：交流（AC）：放大器输入端与信号连接经电容器耦合；接地（GND）：输入信号与放大器断开，放大器的输入端接地；直流（DC）：放大器输

11、入与信号输入端直接耦合。10、15衰减器开关（VOLTS/DIV）-用于选择垂直偏转系数，顺时针转如果使用的是10：1的探极，计算时将幅度10。14、19垂直微调旋钮（VARIBLE）用于连续改变电压偏转系数，此旋钮在正常情况下应顺时针方向旋到底至”校准”，这样才能按V/div在屏幕上的指示值直接计算被测信号的电压值。43、40 垂直移位（POSITION）调光迹的垂直位置42 垂直方式工作开关（VERITAL MODE）选择垂直方向的工作方式 通道1（CH1）:屏幕上仅显示CH1的信号； 通道2（CH2）:屏幕上仅显示CH2的信号； XY方式：屏幕上显示CH1和CH2信号的合成。（三）水平方

12、向部分（HORIZONTAL）：20 主扫描时间系数选择开关（TIME/DIV）-范围0.1us0.5s/div，顺时针转至”校准”，这样才能按S/div在屏幕上的指示值直接计算被测信号的周期。36扩展控制键（MAG10）：按下去，扫描因素10扩展，扫描时间是Time/div开关指示值的1/1030 X-Y控制键：按入此键，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平信号接入CH1输入端 24 扫描微调控制键（VARIBLE）此旋钮以顺时针方向旋转到底时，处于校准状态，扫描由TIME/div开关指示。37 水平移位（POSITION）用于调节光迹在水平方向移动。（四）触发系统：29触发源选择开关（SOURCE）:通道1 X-Y（CH1, X-Y）CH1通道信号为触发信号，当工作方式在X-Y方式时，拨动开关应设置于此档； 通道2（CH2）：CH2通道的输入信号是触发信号32电平锁定（LOCK）：无论信号如何变化，触发电平自动保持在最佳位置，不需要人工调节电平34释抑（HOLDOFF）：当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，可用“释抑”旋钮使波形稳定同步31触发方式选择（TRIGMODE）： 自动（AUTO）：在“自动”扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输