示波器测量交流电压前为什么需要进行“校正”?

声速的测量实验前为什么要调整测试系统的谐振频率?
声速的测量实验前为什么要调整测试系统的谐振频率?
因为在谐振频率下可形成驻波,根据驻波的情况可测量声波的波长,再用波长乘以谐振频率就可以获得声速的大小!否则会严重影响声速测量的准确性.测声速仪器装置中有一个换能器,它有一固有谐振频率f,只有当外加频率等于此频率时,换能器才能得到最强的电压信号,此时换能器的灵敏度最高,测出的实验结果误差最小
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与《声速的测量实验前为什么要调整测试系统的谐振频率?》相关的作业问题
只有在共振频率下,接受端接收到的信号幅度才最强,才能更精确的测定声波的波长.如果不是共振频率,接收的信号幅度较弱,或者直接无法观察.
有影响,测量的液体表面张力系数偏低
(1)声波的正面反射压力与斜着的反射压力是不一样的,要求二者平行是为了保证声波的正面反射,以求得最大反射压力,使实验数据更精确.(2)如果二者不平行,则反射回来的声波不能正确打在S1的正中心,会有一部分声波能量没有打在S1上,也就不能正确测得反射回的能量.会使实验不准确.
1\超声波无噪音2\指向性好,驻波效果好3\频率太高也不好,衰减大,波长太短不宜测准.30-40khz范围的波长在8-10mm左右,刚好较为满足测量的要求.
逐差法处理数据的优点是充分利用已获得的实验数据,如数据偏差较大,可及时发现.物理中一般应用逐差法处理数据,还没有见过什么特殊的方法.
太小,测量的结果太小,误差也就大了
应该是没有强制规定吧.距离远一些,应该是精度比较容易做高一些.如果你时间采集上精度足够高,那也没有太多关系. 再问: 实验不涉及时间的采集啊。而且做实验时老师明确要求要距离50mm以上。能再具体解答下吗...?谢谢... 再答: 那应该是他们实验设备的问题。主要就是为了距离大一些,然后时间测量误差相对会小一些。
因为这个时候的图形分辨率最高.如果是其他位置,理论上讲也是可以,但是你怎么确定是同一图形的形状呢,所以不好判断分辨.
必须的 存还是不存在呢?还请威哥自己定度!
如果你用的是超声换能器,可以将一个换能器与信号源相连接,产生超声波,另一个换能器与示波器连接,接收超声波;将两换能器共轴放置,调节信号源频率(一般为25-40khz)当示波器显示波形振幅最大时,信号发生器频率即系统的谐振频率(由于换能器的距离不一定是1/2波长的整数倍,所以波形不一定稳定,但是不影响测试结果)不用跪求,
1.因为此时在示波器上呈的像最稳定清晰,波动较小,利于读数.调整方法:首先调节声速测试仪信号源输出电压(6~10V),调节信号频率(在25~45kHz),观察频率调整时接受波的电压幅度变化,在某一频率点处(34.5kHz~37,5kHz之间)电压幅最大,此即为与换能器匹配的频率,记录f.2.极大时刚好是S1和S2之间的
1.额定电压2.阻值最大3.电压 发光4.额定电压 额定电流
用示波器看波形,频率
蜡烛 凸透镜 光屏
1、如果是超声换能器做实验,那不能测可闻声的波长,因为换能器有谐振频率限制,超声换能器不能工作在可闻声波段.2、可闻声的波长,有几种办法,最常见的是共鸣管法.用扬声器或音叉作声源,改变管子的共鸣长度,根据声音的强弱变化一次是半个波长.也有用拾音器检测敲击音的方法(时差法)测量的,需要专用仪器,一般也是单频音作为声源.像
那么接示波器的换能器是不是没工作,或者故障
两者都是实验前调节杠杆水平平衡①是为了使杆的重力的作用线过支点②便于测量力臂
你这个实验我做过,所以我知道一点压电陶瓷的工作原理就是其把电能转换为声音的振动能,其频率的测量很简单,你们的实验中应该用到示波器吧,你先把声音的振动波形调节出来.然后一边看波形一边调节仪器的频率,什么时候你看到正炫波的振幅大了.那时的频率就是压电陶瓷的共振频率.因为只有到达共振时,传递的能量才最多,声音振动的振幅才最大
1.相位比较法2.共振干涉法3时差法在电子示波器的使用试验中 1.为什么Δy和多测几个周期,可以减少电压和周期的测量误差?
在电子示波器的使用试验中 1.为什么Δy和多测几个周期,可以减少电压和周期的测量误差?2.为什么测直流信号时“AC,DC”开关置“DC”档,而测交流小信号时置“AC”档?
1.测量常用的手段.对于每一个测量读数,总会有误差,这个误差有“+”也有“-”.多测几个读数,可以使误差的“+”、“-”相抵消.以提高测量精度,减少测量误差.2.示波器置“AC”输入时,其输入端接有隔直电容,把输入信号中的直流成分滤去.只让交流信号通过.所以测直流时示波器必须置“DC”档,用“AC”档测不了直流;反之,如果用“DC”档测交流,被测信号中的直流成分也会影响交流信号的测量结果.
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与《在电子示波器的使用试验中 1.为什么Δy和多测几个周期,可以减少电压和周期的测量误差?》相关的作业问题
恰好是几个不同电子层电子溢出需要的电压
B,电压表分流.电压表并联后相对另一个电阻就小了
因为这是水平同步调节,调到整倍数就稳定了,波形曲线不断更新,更新后的波形落在原来的波形上就稳定了,更新后的波形落在上一幅波形的右侧就好像向右跑反之向左跑.增大到更大周期也会稳定但周期变长波形拉宽.
Y通道的作用是:检测被观察的信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上.X通道的作用是:产生一个与时间呈线性关系的电压,并加到示波管的x偏转板上去,使电子射线沿水平方向线性地偏移,形成时间基线. Z通道的作用是:在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上,使得示波管在扫描正程加亮光迹,
 扫描时间校正器的作用是:用于校正x轴时间标度,或用来检验扫描因数是否正确. 电源的作用是:为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流.
 示波管的作用是:将电信号转换成光信号,显示被测信号的波形. 幅度校正器的作用是:用于校正Y通道灵敏度.
模拟示波器就是电子打到屏幕上的,数字示波器就是彩屏显示的了! 再问: 应该是交流电流,我问的是电子示波器
Diode is the most basic electronic circuit,one of the most common electronic components.The independent current and voltage is it can widely important reasons.I
随着速度的增大,根据相对论质量也会随之增大,而电荷不变因此受力不变加速度变小,最后就是速度越来越接近光速,而加速度趋近于零
通电导线周围存在磁场,用右手定则可以判断出磁场在粒子位置是由外内的螺旋圈,再根据左手定则判断出粒子受洛伦兹力方向是向下,这个粒子将被洛伦兹力拉离导线,磁场强度减弱,洛伦磁力不断减小,而速率不变,根据R=mv/qB,运动半径将变大,所以选C.
A、Z的电子式为,故A错误;B、Z属于离子化合物,化学式为MY2,故B错误;C、Z不一定溶于水,如氟化镁不溶于水,故C错误;D、一个M原子失去2个电子形成M2+,故D正确;故选D.
电子支票是客户向收款人签发的,无条件的数字化支付指令.它可以通过因特网或无线接入设备来完成传统支票的所有功能;电子支票(Electronic Check)是纸质支票的电子替代物,它与纸支票一样是用于支付的一种合法方式,它使用数字签名和自动验证技术来确定其合法性.
确实是在移动,金属中的电子是自由的,想去哪就去哪.以下事实可能会让你更加确信这一点:在电压非常小,因而电流也非常小的时候,导线中的电流会呈现出波动,这是因为电子是一个一个的流过去的,有时候过去1个,有时候过去2个,就会出现这样的波动.
质子 中子一般来说,原子核中包括质子和中子,质子的质量约等于中子的质量.氢原子核中只有一个质子,没有中子,而电子的质量太小,相对于质子和中子来说可以忽略不计,因此氢原子的质量近似等于一个质子的质量.原子核有很多种,比如说碳原子核、氧原子核,等等……
时代 信息传递的方式 评 价 远古 口耳相传或借助器物 信息传递速度慢、不精确. 古代 靠驿差长途跋涉 信息传递速度慢、信息形式单一. 近代 依靠交通工具的邮政系统 信息传递速度相对快一些、距离远相对就慢、且费用高. 现代 电报、电话 速度快、信息单一文字. 当代 计算机网络 传递的信息量大、信息多样化,传递速度极快、
A、C:只受电场力,则电子的能量守恒,在A点E=EK+EP=3.2×10-17+4.8×10-17=8×10-17J,在B点EK=E-EP=8×10-17-3.2×10-17=4.8×10-17J,故A正确C错误;B、电场力做的功等于电势能的该变量,所以WAB=EPA-EPB=1.6×10-17J=100ev,B正确;
如果是测量电压波形,不须要接取样电阻,如果是用电压探头测量电流波形,须串入取样电阻,阻值参数按负载功率来决定.若负载功率较大,为避免影响负载正常运行,阻值尽量小.
像是数字电压表
在电路图中,这是输入、输出端子,在实际电路板上,这就是插针或者拧螺丝的接点.股票/基金&
通用示波器的使用与测量方法
  [导读] 示波器是一种把模拟号转化为波形显示信号图像的电子测量仪器。通过被测电路波形,我们可以观察波形的振幅、相位、频率,还可以对波形进行分析比较。虽然现在示波器的品牌、型号种类很多,功能也各式各样,但是示波器使用方法与操作过程却是基本类似的。关键词:  示波器的使用通用示波器  示波器是一种把模拟电信号转化为波形显示信号图像的电子测量仪器。通过被测电路波形,我们可以观察波形的振幅、相位、频率,还可以对波形进行分析比较。虽然现在示波器的品牌、型号种类很多,功能也各式各样,但是示波器使用方法与操作过程却是基本类似的。下面为大家介绍通用示波器使用方法。  一、面板介绍1.亮度和聚焦旋钮  亮度调节旋钮用于调节光迹的亮度(有些示波器称为“辉度”),使用时应使亮度适当,若过亮,容易损坏示波管。 聚焦调节旋钮用于调节光迹的聚焦(粗细)程度,使用时以图形清晰为佳。  2.信号输入通道  常用示波器多为双踪示波器,有两个输入通道,分别为通道1(CH1)和通道2(CH2),可分别接上示波器探头,再将示波器外壳接地,探针插至待测部位进行测量。  3.通道选择键(垂直方式选择)  常用示波器有五个通道选择键:  (1)CH1:通道1单独显示;  (2)CH2:通道2单独显示;  (3)ALT:两通道交替显示;  (4)CHOP:两通道断续显示,用于扫描速度较慢时双踪显示;  (5)ADD:两通道的信号叠加。维修中以选择通道1或通道2为多。  4.垂直灵敏度调节旋钮  调节垂直偏转灵敏度,应根据输入信号的幅度调节旋钮的位置,将该旋钮指示的数值(如0.5V/div,表示垂直方向每格幅度为0.5V)乘以被测信号在屏幕垂直方向所占格数,即得出该被测信号的幅度。  5.垂直移动调节旋钮  用于调节被测信号光迹在屏幕垂直方向的位置。  6.水平扫描调节旋钮  调节水平速度,应根据输入信号的频率调节旋钮的位置,将该旋钮指示数值(如0.5ms/div,表示水平方向每格时间为0.5ms),乘以被测信号一个周期占有格数,即得出该信号的周期,也可以换算成频率。  7.水平位置调节旋钮  用于调节被测信号光迹在屏幕水平方向的位置。  8.触发方式选择  示波器通常有四种触发方式:  (1)常态(NORM):无信号时,屏幕上无显示;有信号时,与电平控制配合显示稳定波形;  (2)自动(AUTO):无信号时,屏幕上显示光迹;有信号时与电平控制配合显示稳定的波形;  (3)电视场(TV):用于显示电视场信号;  (4)峰值自动(P-P AUTO):无信号时,屏幕上显示光迹;有信号时,无需调节电平即能获得稳定波形显示。该方式只有部分示波器(例如CALTEK卡尔泰克CA8000系列示波器)中采用。  9.触发源选择  示波器触发源有内触发源和外触发源两种。如果选择外触发源,那么触发信号应从外触发源输入端输入,维修中很少采用这种方式。如果选择内触发源,一般选择通道1(CH1)或通道2(CH2),应根据输入信号通道选择,如果输入信号通道选择为通道1,则内触发源也应选择通道1。  二、测量方法  1.幅度和频率的测量方法(以测试示波器的校准信号为例)  (1)将示波器探头插入通道1插孔,并将探头上的衰减置于“1”档;  (2)将通道选择置于CH1,耦合方式置于DC档;  (3)将探头探针插入校准信号源小孔内,此时示波器屏幕出现光迹;  (4)调节垂直旋钮和水平旋钮,使屏幕显示的波形图稳定,并将垂直微调和水平微调置于校准位置;  (5)读出波形图在垂直方向所占格数,乘以垂直衰减旋钮的指示数值,得到校准信号的幅度;  (6)读出波形每个周期在水平方向所占格数,乘以水平扫描旋钮的指示数值,得到校准信号的周期(周期的倒数为频率);  (7)一般校准信号的频率为1kHz,幅度为0.5V,用以校准示波器内部扫描振荡器频率,如果不正常,应调节示波器(内部)相应电位器,直至相符为止。  2.示波器应用举例(以测量788手机13MHz时钟脉冲为例)  手机中的13MHz时钟信号正常是开机的必要条件,因此维修时要经常测量有无13MHz时钟信号。步骤如下:  (1)打开示波器,调节亮度和聚焦旋钮,使屏幕上显示一条亮度适中、聚焦良好的水平亮线;  (2)按上述方法校准好示波器,然后将耦合方式置于AC档;  (3)将示波器探头的接地夹夹在手机电路板的接地点,探针插到788手机CPU第脚;  (4)接通手机电源,按开机键,调节垂直扫描水和平扫描旋钮,观察屏幕上是否出现稳定的波形,如果没有,一般说明没有13MHz信号。
(责任编辑:HN666)
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适用课程:&大学物理实验(理工)Ⅰ-1(),大学物理实验(医学)(),综合设计与创新物理实验(),探索型物理实验(),物理演示实验-1()【访问量:1193094】
模拟示波器与RC串联电路的稳态特性
示波器是一种能将随时间变化的电压信号转换成图形直接显示和观测的电子仪器,它不仅可以定性观察各种电压信号的动态过程,还可以定量测量信号波形的周期、频率、幅度、相位、上升/下降时间、占空比等参数。配上转换电路和相应的传感器后,一切可转化为电压信号的电学量(如电流、阻抗)和非电学量(如光强、声强、磁场、温度、频率、位移)均可以用示波器来观察和测量。由于示波器具有直观、灵敏、反应速度快、输入阻抗大、动态实时显示等优点,自1931年美国研制出第一台示波器至今,它已在科学研究、实验教学、医药卫生、电工电子、仪器仪表等领域有着广泛的应用。与此同时,随着科学技术的不断发展,示波器本身也得到了迅速发展,示波器的种类越来越多,功能也越来越强,慢扫描示波器、各种频率的示波器、记忆示波器、数字存储示波器等产品相继问世。目前,实验室常用的示波器主要有传统的模拟示波器和新型的数字示波器两种。本次实验就是要学习模拟示波器的工作原理和使用方法。
【实验目的】
1. 了解模拟示波器的基本结构及工作原理。
2. 熟悉常用模拟示波器、函数信号发生器的使用和调节。
3. 学习使用双踪模拟示波器对电压信号的幅值、频率和相位差的测量。
4. 研究RC串联稳态电路的相频特性。
【预习思考题】
1. 示波器荧光屏上的图形是如何形成的?发光图形上的各点是否同时受到电子束轰击?
2. 示波屏上波形图是如何形成的?如果没有X轴扫描信号,屏上显示什么波形?
3. 如果荧光屏上显示的图形总是沿水平方向移动,应该怎样调节?
4. 示波器是好的,可打开电源后荧光屏上既无亮点又无扫描线,可能的原因是什么?
5. 如何调节才能使荧光屏上显示一个峰-峰高度、周期宽度适中的波形?
【实验原理】
1. 模拟示波器的工作原理
模拟示波器又称阴极射线示波器,它主要由示波管、轴放大衰减电路、扫描电路(即锯齿波发生器)、同步触发电路、电源等几部分组成。
()示波管
示波管是模拟示波器的核心部件,主要用于显示被测信号的波形,其结构如图所示。示波管主要由三部分组成,前端是荧光屏,中间为偏转板,后端为电子枪。
位于示波管前端的是荧光屏,其内壁涂有一层荧光物质。荧光物质受到电子轰击时,将吸收电子的动能,辐射可见光和热能。荧光物质发光的强度取决于轰击电子的能量和数量。电子束轰击作用停止后,荧光物质产生的荧光并不立即消失,而能持续一段时间(持续时间的长短决定于荧光物质的成分),这个时间称为余辉。在这段时间内电子束受偏转系统的控制顺次扫过的区域都在辐射荧光,进而在荧光屏上显示出一幅图形(或曲线)。
轰击荧光屏的电子来源于电子枪。电子枪是示波管的核心部分,其作用是发射电子束,并控制轰击荧光屏的电子数目、电子束的形状和尺寸。如图,电子枪主要由灯丝、阴极、栅极、第一阳极(也称聚焦电极)和第二阳极等部分组成。
阴极是一个顶部表面涂有逸出功较低的钡、锶氧化物的金属圆筒,受到通电发热的灯丝加热时,一部分电子将脱离金属表面,成为自由电子发射出去。
在阴极的外部套有一个顶端开有小孔的圆筒,称为栅极,其电位较阴极电位低。栅极与阴极间形成的电场对阴极表面发射的电子具有反推作用,只有初始速度超过一定的阈值的少量电子能穿过栅极顶端小孔射向荧光屏。调节栅极电位可以改变阈值的大小,进而控制射向荧光屏的电子数。轰击荧光屏电子数目的改变,将直接影响到荧光物质所能吸收的能量,进而影响荧光物质辐射荧光的强弱。因此,栅极电位的调节也称辉度调节。
栅极、第一阳极、第二阳极作用在于对电子束进行轴向加速和聚焦,使通过栅极发散的电子会聚成很细的电子束,以较高的能量轰击荧光屏上微小的区域。调节第一阳极的电压可以改变栅极、第一阳极、第二阳极之间的电场分布,电场力作用的改变将影响电子束通过这一电场区域后的会聚程度,进而改变荧光屏上显示图形的清晰度。因此,调节第一阳极的电压也称聚焦调节。
③ 偏转系统
由前面的讨论知,利用荧光的余辉,只要能控制电子束对荧光屏的某些区域进行周期性地轰击,这些区域就会持续发光、显示一幅稳定的图形。偏转系统是利用电场力的作用对电子束的偏转加以控制的。
电子束的偏转
如图,在示波管的一对偏转板(如轴偏转板)上加上控制电压时,这一对偏转板之间将形成一个均匀电场。当电子束经过该区域时将受到电场力的作用而发生偏转。由静电场和质点运动学知识可得,在一定的范围内,荧光屏上电子束的轰击位置相对于无控制信号作用时的位移:
式中,常量、为电子的电量和质量,、、、与示波管的结构有关,比例系数称为电压偏转灵敏度。对于特定的示波管,为定值,利用标准电压进行标定后,就可以通过荧光屏上亮点的位移来测得控制电压的大小,这就是示波器定量测量的原理。
波形的显示
在示波管的一对偏转板上加上控制电压时,荧光屏上亮点的位移与控制电压的大小成正比;控制电压恒定不变时,荧光屏上亮点的位移保持不变,荧光屏上可观察到一个静止不动的亮点;控制电压随时间作周期性变化时,荧光屏上亮点的位移也将随时间作周期性变化,荧光屏上可观察到一个作周期性运动的亮点。当控制信号的周期小于荧光的余辉时间时,由于荧光物质的余辉现象和人眼的视觉残留效应,在荧光屏上可观察到一条亮线。
偏转系统对电子束偏转的控制,可以看作是对荧光屏上亮点位置的控制。只在示波管的某对偏转板(轴或轴)上加上控制电压时,亮点在荧光屏上作一维运动;在示波管相互垂直的两对偏转板(轴和轴)上同时加上控制电压时,荧光屏上的亮点将作二维运动,此时亮点的运动实际上是两个互相垂直的一维运动、的叠加,其轨迹方程(即荧光屏显示的曲线)可用方程来描述。
如图,当在示波器的轴偏转板上加上一个随时间呈线性变化的电压信号时,荧光屏上亮点的运动轨迹方程与轴控制电压的函数形式相似,这时可以用荧光屏上显示的曲线来代表控制信号的波形,进而对有关参数进行测量。这种随时间呈线性变化的电压称为扫描电压(也称锯齿波),其特点如图所示:电压从开始随时间线性增加到(这一变化过程也称为扫描),然后迅速降到,经过一段时间后再重复。扫描电压一般是由示波器的内部扫描电路提供的。
除了可以连接内置的扫描电压,示波器的轴偏转板还可以连接外部输入的电压信号,此时示波器荧光屏显示的图形将是两个互相垂直的一维运动叠加的结果。当示波器的轴和轴输入的信号都是正弦电压信号时,两个互相垂直的一维简谐振运动的叠加将在荧光屏上形成李萨如图形。
在任意时刻,荧光屏上只有一个微小的区域受到电子束的轰击而产生荧光。荧光屏之所以能显示图形,是利用了荧光物质的余辉现象和人眼的视觉残留效应。一幅稳定图形的显示是荧光屏上构成这幅图形的区域被周期性轰击(扫描)的结果。要显示稳定的波形,一是要求扫描的周期与荧光的余辉时间相匹配,否则出现图形闪烁现象;二是需要荧光屏上每次电子束扫过的轨迹完全重合,否则,荧光屏上显示的波形将沿x方向不断向左或向右移动。要使荧光屏上电子束每次扫过的轨迹完全重合,这就要求扫描电压每一次扫描时都必须在待测信号具有相同的相位(具有相同电平和极性)时才开始扫描,这一要求称为扫描同步。
(2)电压放大/衰减电路
在偏转板上加上待测电压时,电子束在荧光屏上的偏移量与加在偏转板上的待测电压成正比,即荧光屏上亮点的位移与待测电压成正比。为了扩展示波器的观测范围,需要在输入端和示波管的偏转板之间加入电压放大/衰减电路。通过对输入电压放大或衰减使加到偏转板的电压与荧光屏的偏转量相适应。Y轴/X轴的电压放大/衰减电路的放大/衰减量可以由示波器面板上的“垂直衰减”旋钮(VOLTS/DIV)来调节。
示波器面板上的垂直衰减旋钮分粗调和微调两种,粗调可以在多个离散值中切换,微调则只在当前粗调所在档位和下一个档位间连续调节。当定量测量时,微调必须处于校准状态,粗调旋钮旁的示数给出了当前的垂直衰减因数。
()扫描电路(即锯齿波发生器)
扫描电路是模拟示波器内部用于产生扫描电压的部件。该电路产生的扫描电压的幅值是固定不变的,扫描电压随时间变化的周期则是可调的。利用示波器面板上的扫描时间因数旋钮()调节,可以观测不同周期的输入信号。
示波器面板上的扫描时间因数旋钮分粗调和微调两种,粗调可以在多个离散的值中切换,微调则只在当前粗调所在档位和下一个档位间连续调节。在定量测量时,微调必须处于校准状态,粗调旋钮旁的示数给出了当前的扫描时间因数。
(4)同步触发电路
只有在扫描电压每一次开始扫描时待测信号都具有相同的相位,才可能在荧光屏上显示一个稳定的图形。为了实现这一同步的要求,旧式的示波器需要调节扫描时间因素使得扫描电压的周期是待测电压周期的整数倍,此时可以在荧光屏上观察到待测电压波形的整数个周期。由于待测电压和扫描电压的信号源是相互独立的,频率的随机变化使得仅仅通过调节“扫描时间因数”难以将两个电压的频率调节成准确的整数倍关系,为了克服这个问题,现在的示波器内部都设有专门的同步触发电路来实现扫描同步。
同步触发电路位于扫描电路的前面,用于产生触发脉冲信号。扫描电路平时处于等待状态,当同步触发电路送来一个触发脉冲信号时,它才从-Um开始按设定的比例系数随时间线性地增加到Um,然后迅速降到-Um,这一过程也称为扫描。在扫描期间,扫描电路不会受其他触发脉冲信号的影响直至这一次扫描结束。扫描结束后,扫描电路又处于等待状态,直到同步触发电路送来又一个触发脉冲信号。
当示波器设置为“内同步”时,同步触发电路的触发源来自待测电压,此时待测电压同时被送到偏转板和同步触发电路。同步触发电路将待测电压同设定值相比较,只有当待测电压达到设定的相位点(具有一定的电平和极性)时,同步触发电路才输出一个触发脉冲信号,以启动扫描电路开始扫描。每一个触发脉冲对应于待测电压的同一个相位点,进而确保了每一次电子束扫描的轨迹完全重合,实现了扫描电压与待测电压同步。
为了在各种情况下都能实现扫描同步,在示波器面板上设置有“触发源”、“触发电平”、“触发极性”、“释抑”等调节旋钮或按键,供实时选择与调控。通过示波器面板上的“触发电平”旋钮(LEVEL)和“极性”按钮可以调节起始扫描相位点的设定值;“释抑”旋钮可以调节相邻两次扫描的间隔时间。
示波器的电源用于将交流市电转换为内部电路所需的各种电压信号。
2. 模拟示波器的测量原理
由示波器的工作原理知,当示波器工作在Y-t模式时,可以用荧光屏上亮点运动的轨迹方程来模拟Y轴输入电压的波形,进而可以测量其振幅、周期等相关参数。
如图4,只要测得荧光屏上亮点运动轨迹在垂直方向的高度Y和水平方向上一个周期的宽度L0,并从示波器面板上读出当前的垂直衰减因数Ku(V/DIV)和扫描时间因数Kt(s/DIV)就可以下式:
计算出待测信号的电压峰峰值和周期频率。
利用双踪示波器还可以同时显示两个频率相同的正弦电压信号、,由荧光屏上显示的图形可以测量两同频正弦信号的初相位差:
式中,为荧光屏上一个信号在水平方向上的周期宽度,为两个信号相邻同相位点之间的水平距离。
串联电路的稳态特性
如图,把信号源产生的正弦交流电压加到电阻和电容串联电路的两端时,由电磁学知识可得电容元件两端的电压为:
可见,电容元件两端电压的幅值及其相对于电源电压的相位差都会因电源频率的变化而改变。
串联电路中,回路电流、元件端电压的幅值和相位随电源频率变化的特性称为串联电路的稳态特性;其中,幅值随频率变化的特性称为幅频特性,相对于电源电压的相位差随频率变化的特性称为相频特性。作为示波器的应用,本次实验将利用模拟示波器来观测电路的相频特性。
【实验仪器】
YB4320G示波器、EE1641B函数信号发生器、电阻箱、电容箱、导线和专用馈线。
【仪器说明】
1. YB4320G型示波器
YB4320G型示波器是实验室常用的一种20MHZ双时基双踪示波器模拟示波器,其外观如图6所示,各主要部分的功能如表1。
表型示波器控制面板各部分的功能
部件或旋钮名称
部件或旋钮作用
2. EE1641B函数信号发生器
图7是实验室常用的EE1641B函数信号发生器,主要用于输出频率、幅值可调的正弦波、三角波和方波信号,也可以测量外接输入信号的频率。输出信号时:
(1)将专用馈线插入“50函数信号输出口”,开启电源。
(2)按动“波形选择”按钮选择相应的信号波形,使相应指示灯亮。
(3)按动频率“粗选”按钮选定输出信号的频段,使相应指示灯亮;再调节频率“细调”旋钮至所需要的频率。
(4)由“幅度衰减”按钮和“幅度”(AMPL)调节旋钮调节输出信号的幅度。输出0.1~1.2V的电压时需要衰减20dB,输出2.0V以上的电压时不需要衰减。
(5)由“偏置”(OFFSET)、“对称性”(SYS)旋钮调节输出信号的直流偏置电平、对称性(一般情况下,要求将这两个旋钮逆时针旋转到底,处于OFF状态)。
【实验内容】
1. 测量函数发生器显示输出的VP-P=0. 50V、2.0V正弦电压的峰-峰值,并将测量值同函数发生器的显示值进行比较。
函数发生器输出
波形峰-峰高度
垂直衰减因数
Ku(V/DIV)
U1=Y×Ku(V)
B=|U1-U0|/U0×100
2. 测量函数发生器显示输出的f =500Hz、2000Hz正弦电压的频率,并将测量值同函数发生器的显示值进行比较。
函数发生器输出
波形周期的宽度
扫描时间因数
Kt(ms/div-1)
实测值(Hz)
B=|f1 - f0| / f0×100
3. 改变电源频率,测量RC串联电路中电容两端电压相对于电源电压的相位差,并将测量值同理论值进行比较;在坐标纸上绘出RC串联稳态电路中的相频特性曲线。
【实验步骤及注意事项】
1. 参照仪器介绍,熟悉YB4320G型示波器、EE1461B型函数信号发生器各主要旋钮、按键的位置。
由于YB4320G型双时基双踪示波器的调节旋钮、设置按键较多,初次使用时应先检查各旋钮、按键的初始状态。YB4320G型示波器的旋钮、按键共分为三类四个功能模块,螺旋式调节旋钮,除了垂直衰减微调顺时针旋到底(处于校准状态)外,其他旋钮,如辉度、聚焦、垂直/水平位移、垂直衰减因数粗调、A扫描时间因数粗调等,都应旋到中间位置或档位;琴键式按键,除总电源开关外,初始时只有“A”水平方式、“自动”触发、释抑/电平“锁定”三个按下;三个切换开关,Y方式、触发耦合、触发源,初始时都应置于最上档。此后,再根据实际需要,按电源、垂直、水平、触发四个功能模块进行细调。
2. 将函数信号发生器50端口的输出馈线与示波器的CH1端口的输入馈线并联,并开启电源,参照仪器说明,通过实际调节了解YB4320G型示波器各主要旋钮、按键的作用,力争做到荧光屏上显示的波形稳定且亮度、清晰度、垂直高度、水平周期宽度适中。
3. 按测量内容的要求调节函数发生器输出的正弦电压信号的频率和峰-峰值,利用示波器测量该正弦信号的频率和峰-峰值。
定量测量电压、频率时,首先要仔细检查垂直衰减微调、水平扫描时间微调是否处于校准状态,其次要调节垂直衰减因数Ku和扫描时间因素Kt使显示波形的垂直高度和周期宽度尽可能地大,但不能超出荧光屏观测范围;读取Ku、Kt值要注意有无小数点和单位。
4. 按图5连接RC串联电路,利用YB4320G型示波器的“双踪”功能测量电容两端电压相对于电源电压的相位差,观测随电源频率变化的特点。
由于示波器与函数信号发生器使用的交流市电共地,连接RC串联电路时应确保示波器的输入馈线与函数信号发生器的输出馈线的黑色夹头都连接在电路的同一个节点上(本次实验都夹在电容器的接地金属片上),否则连接在任意两个黑色夹头之间的元件短路。
测量同频正弦信号的相位差时,可以利用垂直衰减旋钮和扫描时间微调,以保证两信号具有相等的垂直高度以及一个周期的宽度L0接近整个荧光屏的宽度。测量L0和L1尽量避免在波峰和波谷所在处进行比较。
【思考题】
1. 用模拟示波器测量电压有何优缺点?如何估计测量误差?
2. 如何设置,可以用YB4320G型示波器来观测李萨如图形?
3. 通过正确调节,已经在荧光屏上显示了一个稳定且亮度、清晰度、垂直高度、水平周期宽度适中的1000Hz的正弦波。试问,在当前状态下将扫描时间因数调至最大以及调至最小,在荧光屏上分别会观察到什么现象,为什么?
4. 能否用示波器直接测量直流电压的大小?若能,如何测?
【参考文献】
1. 新编基础物理实验. 吕斯骅、段家忯等. 高等教育出版社.
2. 大学物理实验. 熊永红. 华中科技大学出版社. 2
3. 大学物理实验. 王银峰、陶纯匡等. 机械工业出版社. 1

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