篇一：示波器的原理与使用实验报告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。
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up?p?a?h， f?(b?l)?1其中a为垂直偏转因数（电压偏转因数）（从示波器面板的衰减器开关上可以直接读出）单位为v/div或mv/div； h为输入信号的峰-峰高度，单位div； b为扫描时间系数，从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出，单位s/div、ms/div或μs/div； l为输入信号的单个周期宽度，单位div。
（1）打开电源开关并切换到dc档，拨动垂直工作方式开关，选择未知信号所在的通道。
（2）通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”，以及它们对应的微调开关，使未知信号图形的高度和波形个数便与测量。
同时在开关上读出计算所需的a、b值。
（3）调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮，利用荧光屏上的刻度读取l、h值，并记录。
2. 用示波器直接观察半波和全波整流波形（1）将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的ab端， cd端送入示波器的ch1或ch2 端。
（2）通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”是信号显示在屏内，分别观察整流后的波形，并记录3. 李萨如图形测量信号的频率不使用机内的扫描电压，而使用两个外界输入的正弦电压分别加载在x、y偏转板上，当两个正弦电压的频率相同或呈简单的整数比，则屏上将显示特殊形状的轨迹，这种轨迹称为李萨如图形。
李萨如图形与x轴和y轴的最大交点数nx与ny之比正好等于y、x端的输入电压频率之比，即fy:fx?nx:ny*示波器和函数信号发生器的操作原理略数据记录与处理/结果与分析： 1. 正弦信号电压和频率的测量：2. 正弦信号、半波整流信号、全波整流信号的图形3. 李萨如图形测量正弦信号的频率讨论、建议与质疑：（1）在示波器显示扫描波形图和李萨如图形的原理中，不同之处在与它们所使用的扫描电压（即水平方向的输入电压）不同。
显示扫描波形时，水平方向加载的是锯齿波的扫描电压，它能够使电子束从左向右地单方向扫描，当扫描频率和输入信号的频率相配合时，就能够显示输入信号的波形；显示李萨如图形时，水平方向接入的是未知的正弦信号，它使电子束在水平方向上做简谐往复运动，与竖直方向的另一简谐运动相叠加后，在荧光屏上形成李萨如图形。
（2）形成椭圆的条件较为简单，当输入的两个同频正弦信号相位差存在，且大小在+π~ -π之间时，即可形成椭圆图形。
圆可以认为是一种特殊条件下形成的椭圆图形。
当输入的两个正弦信号频率相同，信号振幅相同，且两者的相位差为±π/2时，李萨如图形为圆形。
（3）实验中y轴信号为已知正弦信号， x轴为未知信号，经过实验，发现当fy比fx大很多时，荧光屏上的线条之间不可分辨，形成一个矩形块状图案；当fy比fx小很多时，荧光屏上显示一条上下振荡的水平线段。
（4）试解释全波整流图形存在水平片段的原因。
个人认为，由于示波器上没有精确地显示出波形所在的相对位置，故对这一波形现象可以有以下两种理解方式：第一种理解方式：如上图，左图为理论上的全波整流信号波形，右图为实际中由示波器观察到的整流波形，可见实际波形下端未能达到0，即负载端电压值在外部加载电压换向时没有达到最小。
原因可以认为，二极管的单向导通作用不是绝对的，在电压反向加载时，仍有小部分的反向“漏电流”通过二极管，因此在桥式整流电路中，电路电流完全等于零的时刻是不存在的，在正向电压下降到接近0的位置时，由于有反向漏电流存在，故负载两端的实际电流不为零，故电压也不为零，由示波器显示其电压变化状态，变得到了右上图示的“削尾”现象。
另外，也可以认为二极管有电流/电压残留现象等等。
篇二：示波器使用大学物理实验报告《示波器的使用》实验示范报告阿【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：fynn=1,2,3, fx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fy、fx分别代表y轴和x轴电压的频率，nx代表x 方向的切线和图形相切的切点数，ny代表y方向的切线和图形相切的切点数，则有nx? fxny李萨如图形举例表fy如果已知fx，则由李萨如图形可求出fy。
【实验内容】1．示波器的调整（1）不接外信号，进入非x-y方式（2）调整扫描信号的位置和清晰度（3）设置示波器工作方式 2．正弦波形的显示（1）熟读示波器的使用说明，掌握示波器的性能及使用方法。
（2）把信号发生器输出接到示波器的y轴输入上，接通电源开关，把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置，使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。
3．示波器的定标和波形电压、周期的测量（1）把y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置（指示灯“var”熄灭）。
（2）把校准信号输出端接到y轴输入插座（3）把信号发生器的正弦电压接到y轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。
（4）选择不同幅值和频率的5种正弦波，重复步骤（3），记下测量结果。
4．李莎如图形的观测 (1) 把信号发生器后面50hz输出信号接到x通道，而y通道接入可调的正弦信号(2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到x-y模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示 (4) 调节y信号的频率，观测不同频率比例下的李萨如图数据记录 1、频率测量示波器频率计数器的测频精度 0.01% 示波器测频仪器误差3%示波器测量电压仪器误差3%（1）示波器测量频率f＝57.4khz ?f?f?ef?57.4?3%?1.72?2khzf?57.4?1.8khz或f?57?2khz（2）函数信号发生器测频f=55.45 kh ?f?f?e0.?01?55.4?51%?ff?55.45?0.56khz或f?55.4?0.6khz或0.?01kh0.z0.6khz（3）示波器测量电压v1＝5.68v ?v1?v1?ev?5.68?3%?0.16v或0.2vv1?5.68?0.16v或v1?5.7?0.2v （4）函数信号发生器测量电压v2＝5.3v?v2?v2?ev?1字?5.3?15%?0.1?0.81v或0.9vv2?5.30?0.81v或v2?5.3?0.9v注意：一般可写为后面的形式更加科学，因为原始数据的有效数字只有2位，不可能经处理后提高精度变成3个有效数字。