1、實驗題目：用示波器丈量時間實驗目的：1.認識示波器的基來源理和構造；2.學習使用示波器察看波形和丈量信號周期及其時間參數。實驗原理1示波器的基本構造示波器由示波管、放大系統、衰減系統、掃描和同步系統及電源等部分構成。示波管是示波器的基本構件，它由電子槍、偏轉板和熒光屏三部分構成，被封裝在高真空的玻璃管內。電子槍是示波管的核心部分。1）陰極：實現電子發射。2）柵極：由第一柵極和第二柵極構成，只有少許電子經過第一柵極，第二柵極對陰極發射的電子奔向熒光屏起加快作用。3）第一陽極：第一陽極上加有幾百伏的電壓，形成一個聚焦的電場，當電子束經過此聚焦電場時，調理加在上的電壓能夠達到聚焦的目的。4）第二陽極

2、：第二陽極上加有1000V以上的電壓。聚焦后的電子經過這個高壓電場的加快獲取足夠的動能，使其成為一束高速的電子流。這些能量很大的電子打在熒光屏上可惹起熒光物質發光。5）偏轉板：由兩對互相垂直的金屬板構成，在兩對金屬板上分別加以直流電壓，以控制電子束的地點，適合調理這個電壓值能夠把光點或波形移到熒光屏的中間部位。（6）熒光屏：熒光屏能在高能電子的轟擊下發光。輝光的強度取決于電子的能量和數目。在電子射線停止作用以后，余輝使我們能在屏上察看到光點的連續軌跡。垂直偏轉板（y軸）及水平偏轉板（x軸）所形成的二維電場，使電子束發生位移：VyVx（1）ySyVyxSxVxDyDx此中，S和D分別為偏轉板的偏

3、轉敏捷度和偏轉因數示波器顯示波形的原理在x軸偏轉板上加一個隨時間t按必定比率增添的電壓Vxx周期性變化，而且因為發，V光物質的特別性使光跡有必定保存時間，于是就獲取一條“掃描線”，稱為時間基線。假如在x軸上加有電壓的同時，在y軸上加電壓，則電子束遇到水平電場和垂直電場的共同作用而體現二維圖形。為了獲取可觀察的圖形，一定使電子束的偏轉多次重疊出現，即重復掃描。很明顯，為了獲取清楚穩固的波形，上述掃描電壓的周期Txx）與被測信號的（或頻次f周期Ty（或fy）一定知足TyTx，fxnfx，n=1,2,（2）n以保證Tx軸的起點一直與y軸周期信號固定一點相對應（同步），波形才穩固。不然，波形就不穩固而

4、沒法觀察。2用x軸時基測時間參數x軸掃描信號的周期，是以時基單位（ms/cm）來標示的，示波管熒光屏直徑為10cm，則式（2）的Tx，由時基（ms/cm）乘上10cm，在實質丈量中，將式（2）有式（3）的形式Tx時基單位波形厘米數（3）式中的波形厘米數，能夠是信號一個周期的讀數（可測待測信號的周期）、正脈沖（或負脈沖）的信號寬度的讀數或待測信號波形的其余參數。3用李薩如圖形測信號的頻次假如將不一樣的信號分別輸入到y軸和x軸的輸入端，當兩個信號的頻次知足必定的關系時，在熒光屏大將顯示出李薩如圖形，可用丈量李薩如圖形的相位參數或波形的切點數來測量時間參數。兩正交正弦電壓的相位差必定，頻次比為一個有

5、理數時，合成的圓形是一條穩固的閉合曲線。以下圖是幾種頻次比時的圖形，頻次比與圖形的切點數之間有以下關系：fy水平切線上的切點數fx垂直切線上的切點數實驗內容和數據辦理：1用x軸的時基測信號的時間參數（1）丈量示波器自備方波輸出信號的周期（時基分別為cm，cm，cm）。哪一種時基測出的數據更正確為何時基（ms/cm）周期長度（cm）周期（ms）125第一種測出的數據更正確。因為屏幕上只顯示了一個周期，而屏幕只有10cm，相當于放大了周期長度，減小了偏差，置信度較大（相關于ms/cm的時基減小了2倍讀數偏差，相關于ms/cm的時基減小了5倍讀數偏差）。（2）選擇信號發生器的對稱方波接y輸入（幅度和

6、y軸量程任選），信號頻次為200Hz2kHz（每隔200Hz丈量一次），選擇示波器適合的時基，丈量對應頻次的厘米數、周期和頻次（注明x軸的時基）。以信號發生器的頻次為x軸，示波器丈量的頻次為y軸，作y-x曲線，求出斜率并議論。輸出頻次（Hz）2000所選時基（ms/cm）周期長度（cm）實測頻次（Hz）2004001000作信號發生器頻次（x軸）與實測頻次（y軸）的散點圖并線性擬合以下：25002000zH1500率頻1000測實5000信號發生器的頻次與實測頻次的關系2R=0.9997實測頻次（Hz）線性(實測頻次（Hz）)2500信號發生器的頻次（Hz）斜率為0.9935，而理論上斜率應當

7、是1.0000，所以，絕對偏差為：0.0065相對偏差為：(1.00000.9935)/1.0000*100%0.65%由斜率和圖像的方差可得，實測頻次和信號發生器的頻次比較靠近，說明用用x軸時基測時間參數這類方法測對稱方波頻次比較正確。但因為在熒光屏上讀數時，很難讀準小數點第二位的數字，人為讀數造成了必定偏差。（3）選擇信號發生器的非對稱方波接y軸，頻次分別為200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，丈量各頻次時的周期和正波的寬度（或占空比），用內容（2）的方法作曲線。輸出頻次（Hz）2005001000200050001000020000所選時基（ms/

8、cm）周期長度（cm）正波寬度（cm）預設占空比（%）30實測頻次（Hz）199500100050001000019940實測占空比（%）30353030303230302991作信號發生器頻次（x軸）與實測頻次（y軸）的散點圖并線性擬合以下：信號發生器的頻次與實測頻次的關系2500020000zH15000率頻10000測實50000信號發生器的頻次（Hz）y=0.9974x+3.90942R=1實測頻次（Hz）線性(實測頻次（Hz）)斜率為0.9974，而理論上斜率應當是1.0000，所以，絕對偏差為：1.00000.99740.0026相對偏差為：(1.00000.9974)/1.000

9、0*100%0.26%由斜率和圖像的方差和計算占空比的方差小于106數目級可得，實測頻次和信號發生器的頻次比較靠近，說明用用x軸時基測時間參數這類方法測非對稱方波的頻次和非對稱方波的占空比也比較正確。但相同因為在熒光屏上讀數時，很難讀準小數點第二位的數字，人為讀數造成了必定偏差。（4）選擇信號發生器的輸出為三角波，頻次為500Hz、1kHz、丈量各個頻次時的上漲時間、降落時間及周期。信號發一個周一個周上漲段降落段周期段生器的x軸時基期中的期中的周期實測頻寬度寬度寬度頻次（ms/cm）上漲時降落時（ms）率（Hz）（cm)（cm)（cm)（Hz）間（ms）間（ms）5005001000100015002察看李薩如圖形并測頻次用兩臺信號發生器分別接y軸和x軸（x軸選擇外輸入），取fx/fy1、1/2、2/3、3/4時，測出對應的fy和fx，畫相關圖形并求公用信號發生器的頻次。fx1fyfx/fyfy(Hz)fx(Hz)11/22/33/4所以，fx的均勻值為，即為公共信號發生器的頻次。思慮題1用示波器測頻次有何優弊端答：長處：直觀，計算簡易。弊端：（1）丈量中出現的偏差較大，包含了對儀器調理的偏差和人為讀數的偏差。（2）輸出的圖形不穩固。2在本實驗中，察看李薩如圖形時，為何得不到穩固的圖形答：（1）手動調理的精度不可以達到輸出頻次的精度，不可以