示波器物理實驗報告範文

【實驗目的】

1、瞭解示波器的基本結構和工作原理，學會正確使用示波器。 2、掌握用示波器觀察各種電信號波形、測量電壓和頻率的方法。

3、掌握觀察利薩如圖形的方法，並能用利薩如圖形測量未知正弦信號的頻率。

【實驗儀器】

固緯GOS-620型雙蹤示波器一台，GFG-809型信號發生器兩台，連線若干。

【實驗原理】

示波器是利用示波管內電子束在電場或磁場中的偏轉，顯示電壓信號隨時間變化波形的一種電子觀測儀器。在各行各業與各個研究領域都有着廣泛的應用。其基本結構與工作原理如下

1、示波器的基本結構與顯示波形的基本原理

本次實驗使用的是台灣固緯公司生產的通用雙蹤示波器。基本結構大致可分為示波管（CRT）、掃描同步系統、放大與衰減系統、電源系統四個部分。 “示波管（CRT）”是示波器的核心部件如圖1所示的。可細分為電子槍，偏轉系統和熒光屏三部分。

1）電子槍

電子槍包括燈絲F，陰極K，控制柵極G，第一陽極A1，第二陽極A2等。陰極被燈絲加熱後，可沿軸向發射電子。並在熒光屏上顯現一個清晰的小圓點。

2）偏轉系統

偏轉系統由兩對互相垂直的金屬偏轉板x和y組成，分別控制電子束在水平方向和豎直方向的偏轉。

從電子槍射出的電子束若不受橫向電場的作用，將沿軸線前進並在熒光屏的中心呈現靜止的光點。若受到橫向電場的作用，電子束的運動方向就會偏離軸線，

F燈絲，K陰極，G控制柵極，A1、A2第一、第二陽極，Y、X豎直、水平偏轉板

圖1示波管結構簡圖

屏上光點的位置就會移動。x偏轉板之間的橫向電場用來控制光點在水平方向的位移，y偏轉板用來控制光點在豎直方向的位移。如果兩對偏轉板都加上電場，則光點在二者的共同控制下，將在熒光屏平面二維方向上發生位移。

3）熒光屏

熒光屏的作用是將電子束轟擊點的軌跡顯示出來以供觀測。

4）顯示波形的原理

在豎直偏轉板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直的亮線，如圖3所示。在水平偏轉板上加“鋸齒波電壓”掃描電壓，使熒光屏上的亮點沿水平方向拉開。電子的運動是兩相互相垂直運動的合成。當鋸齒波電壓與正弦電壓的變化週期相等時，在熒光屏上將顯示出一個穩定的正弦電壓波形圖如圖4所示。

當波形信號的頻率等於鋸齒波頻率的整數倍時，熒光屏上將呈現整數個完整而穩定的被測信號的波形，當兩者不成整數倍時，對於被測信號來説，每次掃描的起點都不會相同，結果造成波形在水平方向上不斷的移動。為了消除這一現象，必須使被測信號的起點與掃描電壓的起點保持“同步”，這一功能由機內 “觸發同步”電路來完成。

2、利用利薩如圖測正弦電壓的頻率基本原理

通過觀察熒光屏上利薩如圖形進行頻率對比的方法稱之為利薩如圖形法。此法於1855年由利薩如所證明。將被測正弦信號fy加到y偏轉板，將參考正弦信號fx加到x偏轉板，當兩者的頻率之比

fyfx

是整數時，在熒光屏上將出現利薩如

圖。

圖5給出了幾種不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個電壓信號頻率比的條件是屏上出現了利薩如圖形穩定不動，方法是對穩定不動的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設水平線上的切點數最多為NX，豎直線上的切點數最多為NY，則

fyfx

nx

ny

圖5的第一個圖形，nx2，ny4，Y軸上的信號頻率fy與x軸上的信號頻率

2

fx之比為，若fx已知，則fy可求。

4

【實驗內容與步驟】

開機前完成以下準備工作：掃描微調、電壓靈敏度微調置校準檔（順時針打死）、掃描方式（置自動）、觸發源選項（置CH1或CH2）、耦合方式(置AC)；按壓電源按鈕預熱3分鐘。

（2）初始化示波器面板獲得“點”：輝度、聚焦、三個位置旋鈕置於居中位置，掃描靈敏度置於正交模式。（五居中一歸零）；

（3）順時針旋轉掃描靈敏度選扭置0.2ms檔獲取掃描線； （4）利用CH1觀察機內方波校準信號並作為待測電信號1，記錄其相關參數於黑板給出的數據記錄表格第一行；

（5）分別利用CH1與CH2兩個通道觀察左右兩個音頻信號發生器提供的10V1000Hz與15V20xxHz的正弦交流信號，並作為待測電信號2與待測電信號3，記錄其相關參數於黑板給出的數據記錄表格第二行與第三行。

（6）掃描靈敏度選鈕置正交模式，按壓下觸發交替旋鈕，顯示模式置雙蹤模式觀測不同頻率比的利薩如圖形。

（7）申請課堂考核，歸整儀器結束實驗。

【實驗數據與實驗結果】

圖5利薩如圖

附表 電信號電壓、頻率的測量數據記錄表（11海科曹麗安娜提供）

實驗結果：詳見下頁附圖（11海科曹麗安娜提供）

注意事項

1．信號發生器、示波器預熱3分鐘以後才能正常工作。

2．測信號電壓時，一定要將電壓衰減旋紐的微調順時針旋足（校正位置）；測信號週期時，一定要將掃描速率旋紐的微調順時針旋足（校正位置）；

3．不要頻繁開關機，示波器上光點的亮度不可調得太強，也不能讓亮點長時間停在熒光屏的一點上，如果暫時不用，把輝度降到最低即可。

4．轉動旋鈕和按鍵時必須有的放矢，不要將開關和旋鈕強行旋轉、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合方式類似於掛口燈泡與燈座的鎖釦配合方式，切忌生拉硬拽。