1、實(shí)驗(yàn)題目:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理:用示波器測量時(shí)間1.示波器的根本結(jié)構(gòu)了解示波器的根本原理和結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)使用示波器觀察波形和測量信號周期及其時(shí)間參數(shù).1示波器的結(jié)構(gòu)圖1,由示波管又稱陰極射線管、放大系統(tǒng)、衰減系統(tǒng)、掃描和同步KI示蔬總的結(jié)構(gòu)圖1T呼目5系統(tǒng)及電源等局部組成.2為了適用于多種量程,對于不同大小的信號,經(jīng)衰減器分壓后,得到大小相同的信號,經(jīng)放大器放大后產(chǎn)生最大約20V左右的由子愴ffi2承及管結(jié)柳電壓送至示波管的偏轉(zhuǎn)板.3示波管是示波器的根本構(gòu)件,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏三局部組成,被封裝在高真空的玻璃管內(nèi),其結(jié)構(gòu)圖2所示.電子槍是示波管的核心局部,它由陰極、柵極和陽極構(gòu)成.4垂直偏轉(zhuǎn)

2、板常稱y軸及水平偏轉(zhuǎn)板常稱x軸所形成的二維電場,使電子束Vyy=SyVy=T-Dy發(fā)生位移,位移的大小,與y偏轉(zhuǎn)板及x偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓有關(guān):(1)cVxx=SxVx=-Dx式1中的Sy和Dy為y軸偏轉(zhuǎn)板的偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù),SX和Dx為x軸偏轉(zhuǎn)板的偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù).它們均與偏轉(zhuǎn)板的參數(shù)有關(guān),是示波器的主要技術(shù)指標(biāo)之一.2 .示波器顯示波形的原理1為了得到清楚穩(wěn)定的波形,上述掃描電壓的周期Tx或頻率f0與被測信號的周期Ty或fy必須滿足：Ty=,vx=nvx,n=1,2,2n以保證Tx軸的起點(diǎn)始終與y軸周期信號固定一點(diǎn)相對應(yīng)稱“同步,波形才穩(wěn)定.否那么,波形就不穩(wěn)定而無法觀測.2由于掃描

3、電壓發(fā)生器的掃描頻率Vx不會(huì)很穩(wěn)定.因此,要保證式2始終成立,示波器需設(shè)置掃描電壓同步電路,即觸發(fā)電路,如圖1所示,利用它提供一種觸發(fā)信號來使掃描電壓頻率與外加信號同步,從而獲得穩(wěn)定的信號圖形.3 .用X軸時(shí)基測時(shí)間參數(shù)1在實(shí)驗(yàn)中或工程技術(shù)上都經(jīng)常用示波器來測量信號的時(shí)間參數(shù),如信號的周期或頻率,信號波形的寬度、上升時(shí)間或下降時(shí)間,信號的占空比寬度/周期等.2從式2出發(fā),設(shè)待測信號接y軸輸入端,那么Ty是待測信號的周期,Tx是x軸掃描信號的周期,N是一個(gè)掃描周期內(nèi)所顯示的待測信號的波形周期個(gè)數(shù).3x軸掃描信號的周期,實(shí)際上是以時(shí)基單位時(shí)間/cm或時(shí)間/度來標(biāo)示的,一般的示波管熒光屏直徑以10c

4、m的居多,那么式2的Tx,由時(shí)基時(shí)間/cm乘上10cm,因此：丁*=時(shí)基單位父波形厘米數(shù)34.用李薩如圖形測信號的頻率將不同的信號分別輸入到y(tǒng)軸和x軸的輸入端,當(dāng)兩個(gè)信號的頻率滿足一定的關(guān)系時(shí),在熒光屏上將顯示出李薩如圖形,可用測量李薩如圖形的相位參數(shù)或波形的切點(diǎn)數(shù)來測量時(shí)間參數(shù).二個(gè)互相垂直的振動(dòng)有相同的自變量的合成李薩如圖形.1頻率相同而振幅和相位不同時(shí),兩正交正弦電壓的合成圖形.設(shè)此兩正弦電壓分別為：x=Acos0ty=Bcosqt+中4實(shí)驗(yàn)步驟:消去自變時(shí)t,得到的軌跡方程為:22工工A2B2-當(dāng)cos：=sin2;AB(5)這是一個(gè)橢圓方程.當(dāng)兩個(gè)正交電壓的相位差.取02兀的不同值時(shí)

5、,合成的圓形如圖3所示.2兩正交正弦電壓的相位差一定,頻率比為一個(gè)有理數(shù)時(shí),合成的圓形是一條用I定的閉合曲線.圖4是幾種頻率比時(shí)的圖形,頻率比與圖形的切點(diǎn)數(shù)之間有以下關(guān)系：%水平切線上的切點(diǎn)數(shù)vx垂直切線上的切點(diǎn)數(shù)1 .用x軸的時(shí)基測信號的時(shí)間參數(shù)（1） 測量示波器自備方波輸出信號的周期時(shí)基分別為J不用的事華書!B0.1ms/cm,0.2ms/cm,0.5ms/cm).2選擇信號發(fā)生器白對稱方波接y輸入幅度和y軸量程任選,信號頻率為200Hz2kHz每隔200Hz測量一次,選擇示波器適宜的時(shí)基,測量對應(yīng)頻率的厘米數(shù)、周期和頻率注明x軸的時(shí)基.以信號發(fā)生器的頻率為x軸,示波器測量的頻率為y軸,作

6、y-x曲線,求出斜率并討論.（3） 選擇信號發(fā)生器的非對稱方波接y軸,頻率分別為200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz,測量各頻率時(shí)的周期和正波的寬度或占空比,用內(nèi)容2的方法作曲線.（4） 選擇信號發(fā)生器的輸出為三角波,頻率為500Hz、1kHz、1.5kHz、測量各個(gè)頻率時(shí)的上升時(shí)間、下降時(shí)間及周期.2.觀察李薩如圖形并測頻率用兩臺(tái)信號發(fā)生器一臺(tái)為本組專用,一臺(tái)為公用分別接y軸和x軸x軸選擇外輸入,取匕/%=1、1/2、2/3、3/4時(shí),測出對應(yīng)的fy和fx,畫有關(guān)圖形并求公用信號發(fā)生器的頻率.實(shí)驗(yàn)桌號：9號數(shù)據(jù)處理和誤差分析:1.1測量示波器自備方波輸

7、出信號的周期時(shí)基ms/cm0.10.20.5波形厘米數(shù)/cm10.25.12.2周期ms1.021.021.10表1哪種時(shí)基測出的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確？為什么？答：0.1cm/ms更為準(zhǔn)確,由于時(shí)基越小,讀數(shù)帶來的誤差就越小,數(shù)據(jù)也就越準(zhǔn)確.解釋不太好.2選擇信號發(fā)生器白對稱方波接丫輸入,信號頻率為200Hz2kHz,測量對應(yīng)頻率的厘米數(shù)、周期和頻率.發(fā)生微頻率/Hz2004006008001000厘米數(shù)/cm5.05.13.52.65.2周期/ms5.002.551.701.301.04測量頻率/Hz200.00392.16588.24769.23961.54好由時(shí)基/ms/cm10.50.50.50

8、.2發(fā)生微頻率/Hz12001400160018002000厘米數(shù)/cm4.43.86.45.75.1周期/ms0.880.760.640.570.51測量頻率/Hz1136.361315.791562.501754.381960.78好由時(shí)基/ms/cm0.20.20.10.10.1表2以信號發(fā)生器的頻率為x軸,示波器測量的頻率為y軸,作出的y-x曲線圖圖5對稱方波信號發(fā)生器的頻率-示波器測量的頻率曲線圖斜率k為0.984,說明信號發(fā)生器的馳滓示波器測量的頻率本基目同3選擇信號發(fā)生器的非對稱方波接Y軸瀕率分別為200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz,測量

9、各頻率時(shí)的周期和正波的寬度或占空比,用內(nèi)容2的方法作圖.占空比也應(yīng)列出來！發(fā)生微頻率/Hz2005001k2k5k10k20k正波寬/cm1.00.91.01.00.81.00.9波形厘米數(shù)/cm5.04.25.25.14.15.05.0周期/ms5.0002.1001.0400.5100.2050.1000.050測量頻率/Hz200.00476.19961.541960.784878.0510000.0020000.00x軸時(shí)基/ms/cm10.50.20.10.050.020.01表3以信號發(fā)生器的頻率為x軸,示波器測量的頻率為y軸,作出的y-x曲線圖圖6非對稱方波信號發(fā)生器的頻率-示波

10、器測量的頻率曲線圖斜率k之0.991,說明信號發(fā)生器的頻瞽示波器測量的頻率叫目同(4)選擇信號發(fā)生器輸出為三角波,頻率為500Hz、1kHz、1.5kHz測量各個(gè)頻率的上升時(shí)間、下降時(shí)間及周期.發(fā)生命頻率Hz5001k1.5k上升時(shí)間ms1.80.90.6下降時(shí)間ms0.250.120.08周期/ms2.051.020.68件由時(shí)基/ms/cm0.50.20.2表32.觀察李薩如圖形并測頻率公共信號發(fā)生器頻率約為500HzVx/Vy11/222/33/4Vx/Hz500499498500499Vy/Hz500998299750665一3(5)=圖形為:y4思考題1,用示波器測量時(shí)間有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)是：把測量時(shí)間的轉(zhuǎn)化為測量長度,把較難的測的物理量轉(zhuǎn)化為容易測量的物理量.缺點(diǎn)是：用熒光屏讀數(shù)誤差太大,導(dǎo)致測量值與真實(shí)值有較大偏差.2 .在本實(shí)驗(yàn)中,觀察李薩如圖形時(shí),為什么得不到穩(wěn)定的圖形？答：信號發(fā)生器的頻率不穩(wěn)定,導(dǎo)致Vx/Vy不為一個(gè)確定的有理數(shù).以致得不到穩(wěn)定的圖形.3 .假設(shè)示波器Y軸輸入一個(gè)正弦電壓,所用的水平