示波器的使用

电子射线示波器是常用的电子仪器之一。它可以将电压随时间的变化规律显示在荧光屏上，以便研究它的大小、频率、位相和其它的变化规律，还可以用来显示两个相关的电学量之间的函数关系。因此，示波器已成为测量电学量以及研究可转化为电压变化的其它非电学物理量的重要工具之一。

通过对示波器的结构和原理的认识，掌握示波器的使用方法。它所涉及的知识是电视机、计算机显示器、乃至大型精密医疗显示设备的基础。通过本实验的学习，可以先了解示波器的工作原理，掌握它的操作方法，再通过以后专业课的学习，逐步做到可以熟练使用、修理、安装和调试此类设备。

实验内容包括学习通用型示波器和信号发生器的正确使用方法，使用示波器观察交流电信号的波形，并测量其有效值和周期（或频率）。通过观察多种频率比情况下的利萨如图形，加深对振动合成理论的理解。示波器的具体电路比较复杂，实验中对此不作详细介绍，主要介绍示波器的使用方法。

这是一个应用性的电学实验，难度系数1.05。实验操作和数据处理过程均比较简单。但其是实验考核改革试点项目之一，以实验操作过程的考核为主。

适合专业：自动化、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、 过程装备与控制工程、材料成型及控制工程、资源勘查工程、勘查技术与工程、船舶与海洋工程等。

实验具体内容与要求

1、学习使用示波器和信号发生器。通过调节，使信号发生器输出一定频率的规则正弦波，并在示波器上稳定显示出来。

2、用示波器观察给定交流电的波形，测量交流电压的有效值和频率。

3、通过观察利萨如图形，加深对振动合成概念的理解。记录几种特殊频率比情况下的利萨如形。

预习基本要求

1、了解示波器的主要组成

部分以及它们之间的联系。

2、了解信号发生器的主要功能。

3、理解用示波器测量交流信号有效值和频率的原理和方法。 4、理解两个电信号合成李萨如图形的原理。 5、了解用示波器观察李萨如图形的基本方法。

常见问题与解答

1、已有信号接到示波器的输入端，但示波器荧光屏并无显示，可能的原因有： （1）亮度不够。

（2）水平或垂直位移调节不当。

（3）输入端对地短路，即选择开关扳至“GND”端。 2、如果示波器的显示不稳定，可能的原因有： （1）同步源或同步方式选择不当。 （2）触发电平选择不当。

（3）水平扫描速度选择不合适。

3、实验中很难得到稳定的利萨如图形，而只能得到重复变化的某一组利萨如图形。这是因为所用两个信号的位相差是变化 的，而不是固定的。

4、实验中发现李萨如图形与理论预期情况有一定差别，比如本来应该是椭圆，但不是很规则的椭圆，这是因为小变压器输出的电信号不是非常规则的正弦波。

预习思考题

1、简述示波器显示电压～时间图形（即电信号波形）的原理。 2、怎样用示波器定量地测量交流信号的电压有效值和频率？ 3、观察两个信号的合成李萨如图形时，应如何操作示波器？

4、为了使李萨如图形稳定下来，能否使用示波器上的同步旋钮？为什么？

5、用示波器观测周期为0.2ms的正弦电压，若在荧光屏上呈现了3个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？

实验注意事项

1、荧光屏上光点（扫描线）亮度不可调得过亮，并且不可将光点（或亮线）固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。

2、示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时不能用力太猛。

3、双踪示波器的两路输入端Y1、Y2有一公共接地端，同时使用Y1和Y2时，接线时应防止将外电路短路。 ] 示波器的原理与使用

1. 模拟示波器为何能显示高速变化的电信号轨迹？答：在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压，而在水平偏转板上加的是锯齿波（时间线性变化）信号电压，所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴，经过一个锯齿波信号周期，电子束便在示波管的

荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时（同步），电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹，由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉，便可以观测到信号的波形。 (2) 在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到长时间稳定的图形？答：因为CH1与CH2输入的是两个完全不相关的信号，它们的位相差难以保持恒定，所以得不到长时间的稳定波形。 (3) 假定在示波器的Y轴输入一个正弦信号，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是什么？这是否是测量信号频率的好方法？为何？答：输入信号的频率是360Hz。这种方法不是测量信号频率的好方法，因为用此方法测量的频率精确度低。 (4) 示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时，屏上的图形是什么情况？答：扫描频率远小于输入正弦信号频率时，出现图形是密集正弦波；扫描频率远大于输入正弦信号频率时，一个周期的信号波形将会被分解成数段，显示的图形将会变成网状交叉线。

实验七

(1) 校正电流表时，如果发现改装的毫安表读数总是高于标准表的读数，分流电阻应调大还是调小?为什么?

答：应调小。让电路中标准表读数不变，即保持回路电流不变，分流电阻值减小后将会分得更多的电流，从而使流过被改装表表头的电流减小，改装表的读数也减小。

(2) 校正电压表时，如果发现改装的电压表读数总是低于标准表的读数，分压电阻应调大还是调小?为什么?

答：应调小。让电路中标准表读数不变，即加在改装电表上电压值不变。调小电阻，改装表的总电阻降低，流过改装毫安表的电流增大，从而读数也增加。

(3) 试证明用欧姆表测电阻时，如果表头指针正好指在表盘标度尺的中心，则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧姆表的内阻值。

答：设表头指针满刻度电流为Ig、表头指针指表盘中心时电路中电流为I，根据题意 ，当表内阻为Rg、待测电阻为Rx时，；根据欧姆表工作原理，当待测电阻Rx＝0时， 。即 ，因而可得Rx＝Rg。所以，欧姆表显示测 读数即为该欧姆表的内阻。 [实验八] 示波器的原理与使用

1. 模拟示波器为何能显示高速变化的电信号轨迹？

答：在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压，而在水平偏转板上加的是锯齿波（时间线性变化）信号电压，所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴，经过一个锯齿波信号周期，电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时（同步），电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹，由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉，便可以观测到信号的波形。

(2) 在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到长时间稳定的图形？

答：因为CH1与CH2输入的是两个完全不相关的信号，它们的位相差难以保持恒定，所以得不到长时间的稳定波形。

(3) 假定在示波器的Y轴输入一个正弦信号，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是什么？这是否是测量信号频率的好方法？为何？

答：输入信号的频率是360Hz。这种方法不是测量信号频率的好方法，因为用此方法测量的频率精确度低。

(4) 示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时，屏上的图形是什么情况？ 答：扫描频率远小于输入正弦信号频率时，出现图形是密集正弦波；扫描频率远大于输入正弦信号频率时，一个周期的信号波形将会被分解成数段，显示的图形将会变成网状交叉线。