大学物理实验讲义实验示波器原理和使用
实验5 示波器原理和使用
示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。用它能直接观察电信号的波形，也能测定电信号的幅度、周期、频率和相位，凡能转化为电压信号的其它电学量（电流、电功率、阻抗等）和非电学量（温度、位移、速度、压力、声强、光强、磁场等），其随时间的变化都能用示波器来观测。由于电子射线的惯性小，示波器扫描发生器的频率较高（可达几百兆赫），Y轴和X轴放大器的增益很大，输入阻抗高，所以示波器特别适合于观测瞬时变化的过程，并可测量微伏级的电压，而对被测试系统的影响很小。因此示波器是一种应用广泛的综合性电信号测试仪器。
示波器按用途和特点可以分为：
通用示波器。它是根据波形显示基本原理而构成的示波器。
取样示波器，它是先将高频信号取样，变为波形与原始信号相似的低频信号，再应用基本原理显示波形的示波器。与通用示波器相比，取样示波器具有频带极宽的优点。
记忆与存储示波器。这两种示波器均有存储信号的功能，前者是采用记忆示波管，后者是采用数字存储器来存储信息。
专用示波器。为满足特殊需要而设计的示波器，如电视示波器、高压示波器等。
智能示波器。这种示波器内采用了微处理器，具有自动操作、数字化处理、存储及显示等功能。它是当前发展起来的新型示波器。也是示波器发展的方向。
本实验以SS—7802型通用示波器为例，说明示波器的原理和使用方法，并介绍GFG —8016G型数字式函数信号发生器的使用方法。
【实验目的】
1．了解示波器显示图象的原理。
2．较熟练地掌握示波器的调整和使用方法。
3．掌握函数信号发生器的使用方法。
4．学习用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压幅度和频率。
【仪器用具】
SS—7802型示波器（或DS-5000型存储示波器）、GFG—8016G型数字式函数信号发生器(或SPF05A型数字合成函数信号发生器)。
【实验原理】
1.示波器的基本结构和工作原理
示波器内部结构复杂，型号很多，但从功能上看，大致可分为示波管、电压放大装置（包括Y轴放大和X轴放大两部分）、扫描与整步装置和电源四个部分。如图5-1所
示。
（1）示波管：它包括电子枪、偏转板和荧光屏三部分。
图5-1 示波器结构方框图
示波管是示波器的核心，它的构造如图5-2所示，左端为一电子枪，电子枪又包括旁热式阴极、加热阴极的灯丝、控制栅极和第一、第二阳极等，阴极经灯丝加热后发出一束电子，电子被第一和第二阳极电场加速及聚焦后，形成一束很细的高速电子流打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物
图5-2 示波管的构造 发光形成一亮点。调节第一阳极电压（即调“聚焦”旋钮）和调节第二阳极电压 ( 即调“辅助聚焦”旋钮）可达到聚焦的目的，使荧光屏上出现清晰的图象。
在电子枪和荧光屏之间装有两对相互垂直的平行板，称为偏转板。如果板上加有电压，则电子束经过偏转板时受正电极吸引，受负电极排斥，从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也跟着改变，所以偏转板是用来控制亮点位置的。两对偏转板中，横方向的一对称为X 轴偏转板（或叫水平偏转板），纵方向的一对称为Y 轴偏转板（或叫垂直偏转板）。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比，调节“X 轴移位”和“Y 轴移位”旋钮可以改变亮点的位置。
由于控制栅极的电位低于阴极，调节栅极电位可控制穿过栅极的电子数，即控制了电子流的强度。荧光屏上亮点的亮度决定于射到屏上电子的数目和能量（由加速阳极的电压决定），从而调节栅极电位（即调“辉度”旋钮）可以改变亮点的亮度。 （2）电压放大装置（包括Y 轴放大和X 轴放大两部分）
示波器的输入分为Y 轴、X 轴两个通道，输入信号电压经输入端的衰减器衰减后，送到电压放大器放大。放大后的信号电压最终加到示波器的Y 轴偏转板或X 轴偏转板上，亮点随信号电压的变化沿左右或上下作直线运动，形成一条水平或垂直亮线。调节“Y 轴增益”或“X 轴增益”旋钮，可以控制输入信号的放大幅度（注意只是将显示比例放大或缩小，而不能改变信号电压本身的幅值大小）。在示波器的Y 轴和X 轴输入端还设置有衰减器，如果信号电压过大，可利用Y 轴（或X 轴）衰减器使信号电压变小，以适应电压放大器的要求。这些都是通过“V/cm ”偏转灵敏度选择开关实现。 （3）扫描与整步装置
这是示波器的关键部分。它主要由锯齿波电压发生器（即扫描电压发生器）构成。 图5-3 锯齿波波形图
如果在X 轴偏转板上加上锯齿形电压，如图5-3（a ）所示，锯齿形电压的特点是：电压从负开始（0t t =）随时间成正比地增加到正（10t t t <<），然后又突然返回负（1t t =）。再从此开始与时间成正比地增加（21t t t <<）……,如此重复，这时，荧光屏上的亮点从左（0t t =）匀速地向右运动（10t t t <<），到右端后马上回到左端（1t t =），然后再从左端匀速地向右运动（21t t t <<）……, 不断重复前述过程。亮点只在水平方向运动，我们在荧光屏上看到的便是一条水平线，如图5-3（b ）所示。
如果在Y 轴偏转板上加上正弦电压，如图5-4（a ）所示，而X 轴偏转板上不加任何电压，则亮点的运动是在纵方向作正弦式振荡，在横方向不动，我们看到的是一条垂直的亮线，如图5-4（b ）所示。
图5-4 正弦波波形图
如果在Y 轴偏转板上加上正弦电压，在X 轴偏转板上加上锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，我们看到的将是亮点的合成位移，即正弦图形。用示波器观察波形的原理可用图5-5来说明。简谐振动可用一个作匀速圆周运动
的质点在某方向上的投影来代表，这个圆称为简谐振动的参考圆。在Y 轴偏转板上加上正弦电压时，可以用参考点在垂直方向投影的运动来代表。我们假定信号电压与扫描电压的周期相同，起始点也相同，都是从零开始的，我们把这两个电压的周期分成八等份，分别用1，2，3……，8表示。从图5-5看到，当时间从0到1时，X 轴偏转板上的锯齿形电压使亮点从原点0向右移，而Y 轴偏转板上的交流电压正好是正半周，它要亮点向上移，合成的结果电子束就打在荧光屏的“1”位置上。当时间到达2时，亮点就打在“2”位置上……，因为两对偏转板上所加的电压是连续不断的，所以亮点的移动也是连续不断的，结果绘出如图5-5中从“0”到“8”的一条正弦曲线。当锯齿形电压从最大突然跳回零时，亮点立即从“8” 突然跳回到“0”，这时Y 轴偏转板上的交流电压也正好回到第二个周期的零点上，因此在第二个周期中画出的曲线正好和第一个周期的完全重合。这样不断重复，所以我们可以在荧光屏上看见一条稳定的正弦曲线。
图5-5 示波器显示波形原理图
上面讨论的是在扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等时，荧光屏上可以稳定的显示出一个波长的信号波形。如果扫描电压的周期X T 是信号电压的周期Y T 的两倍（即Y X T T 2=），则在荧光屏上可以看到两个波长的信号波形，同理，若Y X nT T =，则荧光屏上将显示出n 个波长的信号波形。即
Y X nT T = =n 1，2，3，…… (5-1) 由于周期和频率具有互为倒数的关系，因此上式也可以表示为
X Y nf f = =n 1，2，3，…… (5-2) （5-2）式中，Y f 为加在Y 轴偏转板上的信号电压的频率，X f 为加在X 轴偏转板上的扫描电压的频率。
如上所述，为了在荧光屏上观察到稳定的波形，必须使扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等或成整数倍关系，否则稍有偏差，所显示的波形就会向左或向右移动。例如，当Y T 显示的波形如图5-6中4‘ ~8所示。两次扫描显示的波形不相重合，其结果是好象波形在不断地向左移动。同理，当X T 图5-6 T 2y x y T T <<时波形向左移动 如果所加信号Y f 为三角波（或方波）电压的频率，X f 为扫描电压的频率，则可在荧光屏上观察到三角波（或方波）信号的波形。 （4）电源部分 电源部分的作用是将市电220V 的交流电压转变为各个数值不等的直流电压，以满足示波器各部分电路工作的需要。 2. 示波器的基本测量方法 （1）如何测量电信号的电压幅度 对于待测电信号，可测出其在荧光屏的Y 轴上的波形幅度大小，从而测出它的电压 幅度。示波器设有Y 轴灵敏度选档旋钮，Y 轴灵敏度可用U K 来表示，其单位是 V/cm 。 U K 表示在荧光屏Y 轴上，使亮点偏移1cm 距离所需输入的信号电压幅值，显然，U K 值 是Y 轴上的电压分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其双振幅PP A （即波形在Y 轴方向上的最低点到最高点的距离），则可测出其电压峰峰值PP U ，即 PP U PP A K U ?= （5-3） 对于正弦信号，其电压有效值U 与PP U 的关系为 PP U U 2 21= （5-4） 为了提高示波器的输入阻抗、减小输入电容，常用分压比为10:1的低电容衰减探头将信号输入至示波器的Y 通道。由于探头对信号电压具有10倍的衰减，因此使用衰减探头时，（5-3）式应改写为 PP U PP A K U ?=10 （5-5） （2）如何测量电信号的周期和频率 ① 利用时基因数测量周期和频率 对于待测电信号，可测出其在荧光屏的X 轴上的波长大小，从而测出它的周期和频率。示波器设有扫描速度选档旋钮，扫描速度可用t v 来表示，t v 表征示波器展开被测信号波形的能力，它的定义是：单位时间内亮点在荧光屏上X 轴方向移动的距离，其单位为cm/s 。扫描速度的倒数t t v K 1 = 称为时基因数，它的定义是：亮点在X 轴方向移动一个单位距离所需的时间，其单位为s/cm （或为ms/cm 、μs/cm ）。虽然扫描速度和时基因数是两个不同的概念，但是在实用上常习惯地将时基因数作为示波器扫描速度的标称而不加区别。显然，t K 是X 轴上的时间分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其波长λ，则其周期T 为 λ?=t K T （5-6） 该信号的频率为 λ ?== t K T f 1 1 （5-7） ② 利用李萨如图形测量正弦信号的频率 如果在示波器的Y 轴和X 轴偏转板上都加上正弦信号电压，那么荧光屏上亮点的运动将是两个互相垂直的振动的合成。当两个正弦信号的频率相等或成简单整数比时，荧光屏上亮点的合成轨迹为一稳定的闭合曲线，称为李萨如图形。李萨如图形可用来测量未知频率。令Y f 、X f 分别代表Y 轴和X 轴偏转板上输入信号的频率，Y n 、X n 分别代表Y 方向和X 方向的切线与图形相切的切点数，则有 Y X X Y n n f f = （5-8） 如果X f 已知，从荧光屏上的图形求出Y n 和X n ，由（5-8）式即可求得Y f 。因此，利用 李萨如图形可以测量正弦信号的频率。几个常用的李萨如图形如图5-7所示，供参考。 图5-7 几种简单的李萨如图形 【仪器介绍】 1.SS-7802型示波器介绍 本实验使用日本岩崎公司生产的ss-7802型双踪示波器，这是一种通用示波器，能同时观测二个不同电信号的瞬变过程。它的结构原理如前所述，它的面板如图5-8所示，面板上各旋钮和按键按其功能分成了9大部分，并分别用虚线框框起来，这9大部分的作用可参ss-7802型示波器使用指南和有关说明。要补充说明的是，当按下 A ，并使示波器处于AUTO或NORM的扫描模式时，示波器的水平偏转通道（x通道）接机内扫描信号（锯齿波），示波器的CH1、CH2通道均为垂直偏转通道（y通道），需外接信号电压；当示波器处于x-y模式时，示波器的x通道断开机内扫描信号（锯齿波），需外接信号电压，此时x通道，CH2通道为y通道。由于此时扫描信号（锯齿波）已撤去，因此扫描时基因数旋钮已不起作用，示波器的x、y通道均需外接信号电压。 图5-8 SS-7802型示波 图5-9 屏幕显示数字的意义 SS-7802型示波器使用指南 按键/旋钮 英文名中文名操作方法功能 部位序号 ①POWER 电源开关按下按下后仪器接通~220V市电 ⑨ FUNCTION ，功能选择键，可用于光标测量调节上，使用说明如下： （1）按下ΔV-Δt-OFF 以选择Δt(时间间隔测量)、ΔV(电压差测量)或OFF(关闭测量)。当选择Δt 时，屏幕显示两条竖直的水平测量光标H 1、H 2，选择ΔV 时，屏幕显示两条水平的垂直测量光标V 1、V 2。 （2）转动FUNCTION ，可调整光标位置。每按一次FUNCTION ，测量光标按原转动之 （3）ΔV V 测量方式，此时屏幕下方倒数第二行显示ΔV 1=…V ，ΔV 2=…V-TRACK(光标跟踪方式)，屏幕右上角显示V 1、V 2同时移动，将V 1移至一测量点；再按 V-C2(只移动光标V 2)，屏幕右上角显示f: V-C2，转动FUNCTION ，移动2V 1为CH1信号的测量值，ΔV 2为 （4）Δt 测量方式，此时屏幕下方倒数第三行显示Δt=…ms (s μ)，H-TRACK(光标跟踪方式)，屏幕右上角显示f:H-TRACK ，转动FUNCTION ，两光标H 1、H 2一起移动，再按H-C2方式，屏幕右上角显示f:H-C2，转动FUNCTION ，只移动H 2，将12测量点，两点间时间差即测量出来。测量结果显示于屏幕下方倒数第三行的Δt(s 、ms 、或s μ)，1/Δt 为其倒数(Hz)。若Δt 为信号的周期，则1/Δt 是信号的频率。 （5）频率测量。屏幕下方倒数第三行右侧显示的f =…Hz 为CH1或CH2输入信号的频率。 （6）屏幕显示的测量数字综合表示如图5-9所示。 2. GFG-8016G 型数字式函数信号发生器介绍 GFG-8016G型数字式函数信号发生器是台湾固纬公司的产品，它能产生正弦波、方波、三角波、脉冲波和锯齿波等多种波形，输出频率范围为0.2Hz-2MHz，七档连续可调，输出波形的频率用六位数字的LED直接显示，且仪器还能外测未知信号的频率，外测频率范围为0.1Hz-10MHz。GFG-8016G型数字式函数信号发生器的仪器面版图及面板上各旋钮、按键的作用如图5-10所示，学生实验前需认真预习，了解并掌握仪器的使用 1.学习示波器的调整方法 了解示波器各部分的作用，熟悉示波器面板上各旋钮、按键的调节方法，特别是POSITION（位置）、VOLTS/DIV(VARLABLE)（Y轴灵敏度调节及微调）、TIME/DIV（时间分度调节或称扫描时基因数）等旋钮及 按键的作用，能组合使用这些旋钮及按键，注意一边调节一边观察示波器荧光屏，了解屏上所显示的数字和符号的意义，按要求调出各种图形。 2.观察并描绘信号波形 按照SS-7802型示波器和GFG-8016G型数字式函数信号发生器的使用方法，首先分别把待测信号源输出的几种波形的信号接入示波器的Y（CH1或CH2）通道，并在荧光 屏上显示出来，描绘出观察到的信号波形，并记录u K 、pp A 、t K 、 等有关参数。 3. 测量信号电压 将信号源的输出电压调至最大，利用（5-3）式分别测量正弦波信号、方波信号和三角波信号电压峰峰值PP U 。 4. 测量正弦信号的频率 要求用下列两种方法测量一个正弦波信号源的频率y f ： （1）选择示波器的 ； （2）选择示波器的。 5. 利用示波器的光标测量功能，测量待测信号源的信号电压及频率。 测量方法参见【仪器介绍】部分。 【注意事项】 1. 不要把示波器的亮度调得很亮，特别是不要把亮线调成亮点并持续停在荧光屏的某一点上，以免损坏荧光屏。 2. 实验过程中，如有短时间不使用示波器，可把示波器的亮度调暗，不要经常通断示波器的电源，以免缩短示波管的寿命。 【思考问题】 1. 试叙述示波器显示波形的原理。 2. 在用示波器测量待测信号的电压和频率前，为什么要先校准y 轴灵敏度和扫描时基因数？ 3. 打开示波器电源开关后，如果在荧光屏上看不到扫描线，也看不到亮点，可能有哪些原因？应做怎样的调节？ 4. 如果你观察到的正弦波形很不稳定，总是向左或向右移动，给观察带来困难，应该如何调节才能使波形稳定？ 5. 观察李萨如图形时，如果所观察到的图形不断变化，图形变化的快慢与两个信号的频率之差有什么关系？应该如何调节才能使李萨如图形稳定？ 6. 当示波器的Y 轴正弦信号频率远小于或远大于扫描信号频率时，屏上图形将是什么情形？先考察扫描信号频率等于正弦信号频率的2（或1/2 ）、3（或1/3）……时的情形， 再推广到n （或1/n ）倍的情形，进行讨论。 附录：示波器原理与使用实验内容 一、基本调节 以下实验步骤对应上图编号进行操作，须注意屏幕变化，反复操作，认真领会每个 按键和旋钮的作用。 准备工作 1、 打开电源 2、 调节亮度旋钮至中间位置 3、 调节聚焦旋钮使显示清晰 扫描方式选择 4、 交替按下A 键和X-Y 键，感受屏幕的变化，最后按A 键使水平轴作为时间轴 5、 交替按下AUTO 、NORM 、SGL/RST 三个键，感受屏幕的变化，最后按AUTO 键使 扫描自动进行 6、 转动时间分度旋钮，感受水平扫描速度的变化，注意屏幕左上角的时间分度值变化， 最后使扫描成一直线 7、 打开函数信号发生器，输出任意一正弦波信号，并把信号接入到示波器的通道1信 号输入端 输入并显示信号 8、 按CH1键打开通道1，使屏幕显示通道1的信号波形，留意屏幕左下角有标记1： 表示通道1已打开 9、 转动电压分度旋钮，感受波形高度的变化，注意屏幕左下角标记1：后面的电压值即 为纵轴上一格代表的电压，此旋钮同时也是一个按钮，按下后该旋钮即变为微调状态，在标记1：后面会多了一个>表示，再按一下即取消微调功能，测量数据时必须退出微调状态（上述第6项时间分度旋钮具有相同功能） 10、 来回转动垂直位置旋钮，把波形定位在中间高度 11、 按下GND 键若干次，观察并体会输入信号接地前后的变化 稳定信号显示 12、 按SOURCE 键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择CH1作 1电源 2 亮度 2 亮度 3 聚焦 4 A 模式，水平轴为时间轴 4 XY 模式，显示李萨如图形 5 单次扫描 5 非自动扫描 5 自动扫描 6 时间分度，按下为微调状态 7 信号输入端 8 打开通道1 9 纵轴分度,表示纵轴上一格代表多大电压 10 波形上下移动 11 输入信号 接地,波形变为一水平线 为触发信号来源，触发源的作用是用来产生与信号本身周期相等或成整数倍关系的锯齿波，以便使波形不会产生左右移动 13、按COUPL键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择AC作为 触发信号的输入方式（交流） 14、按TV键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后使该处显示信息为 一电压值，表示以电平触发 15、转动触发电平旋钮，使上述第14项的电压值往0V方向变化，直到波形稳定显 示为止 函数信号发生器调节 16、调节函数信号发生器，改变波形的高度（电压）和宽度（周期/频率） 二、波形观测 信号输入与波形显示 1、调节函数信号发生器，输出一电压峰峰值为2Vpp，频率为1kHz的正弦波 2、按实验内容一的方法使波形稳定地显示于屏幕中间 信号的电压峰峰值测量 3、参照实验内容一中第9项操作使波形的高度约占屏幕高度的2/3左右，记录屏幕左下 角标记1：后面的电压值即为Ku，它表示波形每1cm高度代表的电压的大小 4、目测波形从波谷到波峰的高度，即为App，单位为cm 5、把第3、4项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号电压峰峰值Upp，检验 是否与第1项中设定值相近 信号的周期和频率测量 6、参照实验内容一第6项操作使屏幕在水平方向上显示出波形的2个周期左右，记录屏 幕左上角标记A后面的时间值即为Kt，它表示波形每1cm宽度代表的时间大小 7、目测波形一个周期内的宽度，即为波长λ，单位为cm 8、把第6、7项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号的周期T，从而可算得 其频率f,与设定值比较 数据记录与处理 9、把上述数据记录到下表中，并计算测量的电压峰峰值、频率与设定值之间的相对误差。 三、李萨如图调节与观察 1、用信号线把函数信号发生器的两路输出与示波器的两输入端CH1、CH2相连 2、按下示波器X-Y键，使CH1信号作为X轴，CH2信号作为Y轴，此时波形没有时间轴， 两坐标轴均为电压 3、按下示波器CH2键，打开通道2，注意屏幕左下角应包含标记1：和2：两项同时显 示 4、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 1，观察波形，在表中相应位 置描绘波形并记录频率 5、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 2，观察波形，在表中相应位 置描绘波形并记录频率 6、目测所绘波形的切点数并填写到表中，并验证Fx:Fy = Ny:Nx 大学物理实验实验报告——示波器的使用 篇一：大物实验示波器的使用实验报告 实验二十三示波器的使用 班级自动化153班 姓名廖俊智 学号 6215073 日期 2021 3.21 指导老师代国红 【实验目的】 1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。 3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。 【实验仪器】 固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。 【实验原理】 示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下 1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理 本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。“示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。 1）电子枪 电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A1，第二阳极A2等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。 2）偏转系统 偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。 从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线， F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板 图1示波管结构简图 屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位 示波器的使用实验报告 示波器的使用实验报告1 在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1 示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高 速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做余辉时间。余辉时间短于10s为极短余辉，10s1ms为短余辉，1ms0.1s 为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位 《大学物理实验》课程简介 及教学大纲 课程编号： 适用专业：工科类通用 学制：四年本科 学时：60学时 学分： 石家庄经济学院教务处审定 二零零五年三月 编写朱孝义张素萍 审定张道明 讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛 目录 一．物理实验课的地位、任务和作用 (4) 二．实验内容及基本要求 (4) 三．实验课程安排及课时分配 (7) 四．对各个实验的具体教学要求 (8) 本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。 一、物理实验课的地位、任务和作用 物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。 本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。 本课程基本任务： 1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括： （1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。 （2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 （3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 （4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 （5）能够完成简单的设计性实验。 3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。 二、实验内容及基本要求 1．绪论： 教学内容（教师讲授） （1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。 （2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估 计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。有效数字 的性质和运算。处理实验数据的一些重要方法，例如：列表法、 大学物理实验心得体会 大学物理实验心得体会（一） 为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 物理学从本质上说就是一门实验的科学，它以严格的实验事实为基础，也不断的受到实验的检验，可是从中学一直到现在，在物理课程的学习中，我们都普遍注重理论而忽视了实验的重要性。本学期的大学物理实验，向我们展示了在物理学的发展中，人类积累的大量的实验方法以及创造出的各种精密巧妙的仪器设备，让我们开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。 大学物理实验是我们进入大学后受到的又一次系统的实验方法与实验技能的培训，通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使我们进一步加深了对物理学原理的理解，培养与提高了我们的科学实验能力以及科学实验素养。特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工工程技术的基础。一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，大学 物理实验为我们提供了这样的一个平台，为我们动手能力的培养奠定了坚实的基础。 除次之外，大学物理实验使我们认识到了一整套科学缜密的实验方法，对于我开发我们的智力，培养我们分析解决实际问题的能力，有着十分重要的意义，对于我们科学的逻辑思维的形成有着积极的现实意义。 感谢大学物理实验，让我收获了许多。 大学物理实验心得体会（二） 本学期我们生科专业开设了3门实验课，在实验课中，我学到了很多在平时的学习中学习不到的东西，尤其是物理光学实验。它教会我更多的应该是一种态度，对待科学，对待学习。为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 我很感谢能够有机会学习物理实验，因为每一位老师都教会了我很多。每次上实验课，老师都给我们认真的讲解实验原理，轮到我们自己动手的时候，老师还常常给予我们帮助，不厌其烦地为我们讲解，直到我们做出来。有的同学在实验过程中出现了问题，就耽误了时间，老师也总是陪着我们直到最后一名同学做完实验。 大学物理试验报告 实验者班级数理1101 姓名刘洁华学号 201011411221 实验时间 2011-3-29 检查预习报告签字实验地点科330 实验成绩 实验名称：示波器的使用 实验目的及要求：（1）了解示波器的基本工作原理。 （2）学习示波器、低频信号发生器的使用方法。 （3）学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。 一、实验原理： 1)示波器的基本组成部分：示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直 流电源等。 2)示波管左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的 荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。 在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 3)示波器显示波形的原理：如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是 一条水平线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数。示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 4)李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的x轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两 个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。 李萨如图形的形成规律为：如果沿x，y分别作一条直线，水平方向的直线做多可得的交点数为N（x），竖直方向最多可得的交点数为N（y），则x和y方向输入的两正弦波的频率之比为f（x）：f（y）=N（y）：N（x）。 二、实验仪器：示波器、低频信号发生器。 一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4323y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?, 则间接测量量N 的标准误差为？B N ?= 4322(2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- 2*。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（20.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? 《示波器的使用》实验报告 物理实验报告示范文本： 包含数据处理李萨如图 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器 GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器 YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有 y x x y n n f f = 李萨如图形举例表 附件2： 理工科大学物理实验课程教学基本要求 物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。 在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。 物理学本质上是一门实验科学。物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。 一．课程的地位、作用和任务 物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。 物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。 本课程的具体任务是： 1.培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。培养学 生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。 2.提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精 神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。 二、教学内容基本要求 大学物理实验应包括普通物理实验（力学、热学、电磁学、光学实验）和近代物理实验，具体的教学内容基本要求如下： 1.掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。 （1）测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。 （2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法和最小二乘法等。随着计算机及其应用技术的普及，应包括用计算机通用软件处理实验数据的基本方法。 2.掌握基本物理量的测量方法。 例如：长度、质量、时间、热量、温度、湿度、压强、压力、电流、电压、电阻、磁感应强度、光强度、折射率、电子电荷、普朗克常量、里德堡常量等常用物理量及物性参数的测量，注意加强数字化测量技术和计算技术在物理实验教学中的应用。 3.了解常用的物理实验方法，并逐步学会使用。 例如：比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、平衡法和干涉、衍射法，以及在近代科学研究和工程技术中的广泛应用的其他方法。 4.掌握实验室常用仪器的性能，并能够正确使用。 例如：长度测量仪器、计时仪器、测温仪器、变阻器、电表、交／直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。 各校应根据条件，在物理实验课中逐步引进在当代科学研究与工程技术中广泛应用的现代物理技术，例如,激光技术、传感器技术、微弱信号检测技术、光电子技术、结构分析波谱技术等。 5.掌握常用的实验操作技术。 示波器的使用 【实验简介】 示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进行电子测量的前提。 第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。 Karl Ferdinand Braun 生平简介 1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun 于1897年发明世界上 第一台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT 为布朗管(Braun Tube)。 【实验目的】 1、 了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。 2、 学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。 3、 通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。 【实验仪器】 VD4322B 型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等 图8-1 Karl Ferdinand Braun 5 6 9 10 绪论 物理实验的地位和作用 实验是人们认识自然规律、改造客观世界的基本手段。借助于实验，人们可以突破感官的限制，扩展认识的境界，揭示事物的内在联系。近代科学历史表明，自然科学领域内的所有研究成果都是理论和实验密切结合的结晶。随着科学技术的发展，实验的运用日益广泛和复杂，实验的精确程度越来越高，实验环节在科学技术的重大突破中所起的作用也越来越大。 物理实验是科学实验的重要组成部分之一。物理实验本质上是一门实验科学。在物理学的发展中一直起着重要的作用。物理概念的确立、物理规律的发展、物理理论的建立都有赖于物理实验，并受物理实验的检验。物理学是一切自然科学的基础，人类文明史上的每次重大的技术革命都是以物理学的进步为先导的，物理实验在其中起着独特的作用。如，法拉第等人进行电磁学的实验研究促使了电磁学的产生与发展，导致了电力技术与无线电技术的诞生，形成了电力与电子工业；放射性实验的研究和发展导致原子核科学的诞生与核能的运用，使人类进入了原子能时代；固体物理实验的研究和发展导致晶体管与集成电路的问世，进而形成了强大的微电子工业与计算机产业，使人类步入信息时代。 当今科学技术的发展以学科互相渗透、交叉与综合为特征。物理实验作为有力的工具，其构思、方法和技术与其他学科的相互结合已经取得巨大的成果。不容置疑，今后在探索和开拓新的科技领域中，物理实验仍然是有力的工具。 物理实验的任务和目的 物理实验是对工科学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 本课程的具体任务是： （1）通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 （2）培养与提高学生的科学实验能力。其中包括： ① 能够自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备。 ② 能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 ③ 能够运用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 ④ 能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 ⑤ 能够完成简单的设计性实验。 （3）培养与提高学生的科学实验素养。要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学态度，严肃认真的工作作风，主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品德。 大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 18 日，第13周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 示波器的原理与使用 教师评语 实验目的与要求： （1） 了解示波器的工作原理 （2） 学习使用示波器观察各种信号波形 （3） 用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备： YB4320G 双踪示波器， EE1641B 型函数信号发生器 实验原理和内容： 1. 示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成， 其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示， 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成， 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 成 绩 教师签字 电子枪的作用是释放并加速电子束。 其中第一阳极称为聚焦阳极， 第二阳极称为加速阳极。 通 过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X 、Y 两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示： 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-， 1)(-?=l b f 《示波器的使用》实验示范报告 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平 线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的 物理实验报告 一、【实验名称】 示波器的使用 二、【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法 3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路 三、【实验原理】 双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成 1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 双踪示波器原理 2.双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等； 其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的 起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步） 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 3.示波器显示波形原理 如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。 4.李萨如图形的基本原理 如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。 四、【仪器用具】： 信号发生器、双踪示波头、探头 五、【实验内容】 几种李萨如图形 n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量 =3/4 nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y 1．观察正弦波形 a.打开示波器 b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz c.得到大小合适稳定的正弦波 2.测正弦波电压，测正弦波的周期 a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx 篇一：大学物理实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称：勘察与测绘学院 专业班级： 姓名： 学号： 辉光盘 【实验目的】： 观察平板晶体中的高压辉光放电现象。 【实验仪器】：大型闪电盘演示仪 【实验原理闪电盘是在两层玻璃盘中密封了 涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠充有稀薄的 惰性气体（如氩气等）。控制器中有一块振荡 电路板，通过电源变换器，将12v低压直流 电转变为高压高频电压加在电极上。 通电后，振荡电路产生高频电压电场， 由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产 生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外 辐射激发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷 的荧光材料决定。由于电极上电压很高，故 所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。 【实验步骤】： 1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小； 2. 插上220v电源，打开开关； 3. 调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光； 4. 用手触摸玻璃表面，观察闪光随手指移动变化； 5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。 【注意事项】： 1. 闪电盘为玻璃质地，注意轻拿轻放； 2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力，避免控制器与盘面连接断裂； 3. 闪电盘不可悬空吊挂。 辉光球 【实验目的】 观察辉光放电现象，了解电场、电离、击穿及发光等概念。 【实验步骤】 1．将辉光球底座上的电位器调节到最小； 2．插上220v电源，并打开开关； 3. 调节电位器，观察辉光球的玻璃球壳内，电压超过一定域值后中心处电极之间随机产生数道辉光； 4.用手触摸玻璃球壳，观察到辉光随手指移动变化； 5.缓慢调低电位器到辉光恰好消失，对辉光球拍手或说话，观察辉光随声音的变化。 示波器的使用实验报告 一、实验目的 二、1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法； 三、2. 学会利用双踪示波器观测电信号波形； 四、3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 五、二、实验仪器 六、EE1642B型函数信号发生器、GDS-2062型双踪示波器、导线。 七、三、实验原理 双踪示波器包括两部分：示波管和控制示波管工作的电路。 1. 示波管 如下图所示，示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。X偏转板是垂直放置的两块电极。在Y 偏转板和X偏转板上分别加电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 2. 双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。 由示波器的原理功能方框图可见，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压，虽然多数情况都采用锯齿电压（用于观察波形时），但有时也采用其它的外加电压（用于测量频率、相位差等时），因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关，以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压，或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。 此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”） 《大学物理实验》(A类)教学大纲 课程名称：大学大学物理实验课程编号：实验学时：实验学分： 面向专业：非物理学本科 一、本实验课的性质、任务与目的 （一）课程性质 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是一门独立的、实践性很强的基础课，是学生进入大学后，受到系统实验方法和实验技能基本训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。大学物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。 （二）课程的任务与目的 1、通过对实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验知识，加强对相关物理学原理的理解。 2、培养与提高学生的科学实验能力： ①能自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备； ②借助教材或仪器说明书能正确使用仪器； ③能够运用物理理论对实验现象进行初步分析； ④能正确记录数据，掌握列表法、作图法和遂差法等数据处理方法，初步具备处理数据、分析 结果、用不确定度表示实验结果、撰写实验报告的能力，能撰写完整规范的实验报告；了解 并学会使用本课程的网上教学系统。 ⑤能够完成简单的设计性实验。 3、培养与提高学生的科学实验素质，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品质。 4、掌握实验的基本知识、基本方法、基本技能，为后继的实验课程的学习打下必备的基础。二、本实验课的基本理论 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是国家教育部规定的一门独立的实验课程，本实验课是基于大学物理理论的重于实验方法和实验技能训练的实验课程。 （一）误差基本理论（在绪论课中介绍，并在各实验的学习中逐步掌握）： 1、测量与误差的基本知识 2、测量的不确定度和测量结果评定 3、有效数字 4、数据处理方法(列表法、作图法和逐差法) （二）各实验原理所依据的物理理论知识 1、力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本知识 2、各实验的设计思想和基本原理 三、实验方式与基本要求 实行分层次教学：基础（必做）实验教学→开放（选做）实验教学 1、基础实验教学 为了培养学生的基本实验知识和基本实验操作能力，对于基础（必做）实验的教学要求： （1）由指导教师讲解实验的基本原理、基本要求、目的、操作规程及注意事项。 （2）分组实验，循环进行，基本实验每人一套设备，每位教师同时指导学生人数一般为20-25人，每个实验3学时，由教师指导、学生独立操作完成。 （3）要求学生课前预习，并撰写实验预习报告，遵守实验课守则，认真实验，按时完成实验报 示波器的使用实验报告学院自动化班级自175 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 【实验目的】 (1)了解示波器的结构和工作原理。 (2)熟练掌握示波器的基本操作。 (3)学会用示波器测量电压、频率和相位差的方法。 (4)学会周期信号的频谱分析。 (5)观察李萨如图形、拍现象，加深对振动合成的理解。 【实验仪器】 TBS1102B-EDU型数字存储示波器、TFG6920A型函数/任意波形发生器。 二、实验原理 1.刻度法： 2.相位差： 3.方波信号： 4.拍的周期： 5，李萨如图形： 测频率： 测相位： 三、实验步骤 1.刻度法测量正弦信号的参数。 调节信号发生器，使A路输出50HZ 正弦信号，采用刻度法测量信号的峰一峰电压周期，数据记入表4.10-2 中，计算频率、有效值。 2.双踪示波法测量正弦信号的相位差。 接通信号发生器的B通道，使B路输出50HZ正弦信号，分别调节A路信号的输出相位为0°，B路信号的输出相位为45°，调节波形，从示波器屏幕上读出(T)和L (Δt) 的值，数据记人表4.10-3中，计算相位差。 3.方波信号的频谱观察与测量 (1) 频谱观察 调节信号发生器，使A 路输出10kHz 方波信号，按“Autoset ”键以显示YT波形，按下FFT键，观察稳定波形。 (2) 频谱测量 采用光标法测量FFT谱线的幅度和频率。使用“Cursor”功能，通过移动垂直光标1或光标2至谱线位置测量频率。依次测量记录5 条谱线的幅度与频率，记录在表格4.10-5 中，用坐标纸画出频谱图并分析各谱线幅度、频率变化规律。 4.拍现象观察与测量 将函数信号发生器A,B路同时接通，调节信号发生器使A、B路输出信号幅度相同的正弦信号，A路频率v =150Hz,B路频率=130Hz,按“Autoset”键，在示波器获得稳定的波形，用刻度法测量拍的周期，数据记人表4.10-8 中，计算频率。 5.李萨如图形观察与测量 (1) 频率测量 ×××××实验报告 实验名称：示波器的使用 姓名___________学号_______班级_________实验日期____________ 温度___________压力___________ 同组者___________ 一、实验预习部分 (一)实验目的要求： 1.了解示波器的工作原理 2.学习掌握示波器和低频信号发生器的使用方法 3.观察正弦波波形和李萨如图形 (二)实验理论原理： 一．示波器原理 在垂直偏转板上加一交变的正弦电压，中子束将垂直方向来回摆。当所加频率很高时，看到一条垂直的亮线，同时在水平方向加一锯齿波扫描电压，电子束即被水平展开，显示出正弦图形。 二．波形同步调节 当正弦波与锯齿波电压的周期稍有不同时，出现移动的不稳定图形，通过调节“扫描时间”和“扫描微调”使锯齿波电压周期Tx与正弦波周期Ty成合适的关系，出现同步稳定正弦波。 三．李萨如原理 当X轴Y轴均为正弦波时，频率之间存在一定比例关系，可观察到的李萨如图形。 (三)实验操作及测定内容 Ⅰ。正弦波的调节 ⑴调节观察正弦波形，绘出所调单个波形的草图，定量测量这一正弦信号的峰峰值Vp-p 和频率Fx，求出该电信号电压的有效值V=Vp-p / 2√2 ①打开电源，随即将“Y轴位移”“X轴位移”“辉度”“聚焦”旋钮调至中央；“自动/常规”开关置于AUTO；触发源开关置于“内触发”。 ②按下示波器面板上的电源开关，将会看到一条亮线或一个亮点，可通过调节时间旋钮得到一条亮线。 ③调节“Y轴位移”和“X轴位移”旋钮，使扫迹移至屏中央。 ④调节“辉度”和“聚焦”旋钮使扫迹亮度和粗细适中。 ⑤从SP1631A型功率函数信号发生器输出一正弦电压，电压值与频率值不要太大，并输出到一个通道上。 ⑥调节“幅度”和“时间”旋钮适中，不要太小，将屏幕上得到的完整的正弦波形。 ⑦调节“触发电平”调节旋钮，使波形稳定。 ⑵正弦波的测量 ①测正弦波形的幅度及周期。 《大学物理实验》课程标准 第一部分前言 一、课程的性质及特点 高职专业：基本实验技能训练课程，必修课。是对学生进行科学实验方法和实验基本技能的训练，是培养和提高学生科学素养以及理论联系实际和分析问题、解决问题的能力的实践性课程。 物理教育专业：基础实验课，必修课 锦州师范高等专科学校物理系成立以来，在1992年前主要从事中学物理教师培养的教学工作，大学物理实验作为培养学生具有一定实验技能，以实验促进对理论知识的理解和掌握而设置，实验教学为理论教学服务；1992年以后，师范专业逐渐过渡为非师范专业，作为基础课程大学物理及大学物理实验保留下来，2001年非师范专业全部转为高职专业，物理系承办工业电气自动化（2005年改为电气自动化）和电子信息工程技术两个高职专业，2005年又申办了数控设备应用与维护专业，大学物理实验主要教学任务是培养学生基本实验操作能力。课程内容包括普通物理中力、热、光、电四个部分中的最基本部分实验，多为验证性内容。2005年初，本课程负责人从教务处调任物理系教学副主任后，与系里领导、老师多次研究后认为，必须对该门课程进行大幅度改革，主要进行了以下方面的工作。 （1）教学目标的改革 原大学物理实验作为一门为大学物理理论课服务的一门验证性实验课题已不符合课程设置的要求，高职教育是一种以职业能力形成为中心的教育，实践教学的地位得到大幅度提高，理论教学反过来为实践教学服务的思想必须得到贯彻。因此该门课程的教学目标不在作为理论课程的依附，而是应加强其课程的独立性，培养学生的动手能力及创新思维，充分体现高等职业教育以实践能力的形成为中心的教育理念。 （2）进行教学内容改革 由于现在承办的高职专业为工类二产专业，均是与电力、电子相关的专业，原大学物理实验中力、热、光实验与专业培养目标，与培养规格偏差较大，因此对此部分进行削减，加强电磁实验部分，并侧重为电学部分。并将内容确定为基础性，提高性及设计性实验三个层次，使学生能力逐级提高。大学物理实验实验报告——示波器的使用
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