示波器的原理与使用VIP专享VIP免费

3.3示波器的原理与使用【实验介绍】本实验为基础性实验。示波器(全称阴极射线示波器)是一种用途广泛的电子测量仪器，它能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。用它既能直接观察电信号的波形，也能测定电信号的幅度、周期和频率等参数，用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，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。由于阴极射线的惯性小，又能在示波器上显示出可见的图像，所以示波器特别适用于观测瞬时变化过程(动态的波形变化)。例如，从交流信号的波形图上，可以很容易观察到交流信号随时间变化的规律，并且很容易从波形图上测出它的电压峰－峰值()、周期(T)、相位差(φ)等参数。加上传感器，凡能转化为电压信号的电学量和非电学量都能用示波器来观测。如声波、心率、体温、血压等随时间变化的过程。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。【实验目的】1．了解示波器的主要结构及显示波形的基本原理。2．学会使用信号发生器。3．学会用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。4．通过对李萨如图形的观察，进一步加深对互相垂直的谐振动合成理论的理解。【实验仪器】双踪示波器，信号发生器，探极等。【实验原理】一、示波器的基本结构一般示波器主要由四部分组成：电子示波管、扫描整步装置、衰减系统和电压放大系统、电源等，其结构方框图如图1所示。为了适应各种测量的要求，示波器的电路组成是多样而复杂的，这里仅就主要部分加以介绍。1．示波管如图1所示，示波管又称阴极射线管，英文缩写为CRT，它是示波器的核心部件，它将电信号转换为光信号，主要包括荧光屏、电子枪、偏转系统三部分，全都密封在真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。⑴荧光屏示波管光屏通常是矩形平面，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。加速聚焦后的高速电子束穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点，从而显示出电子束的位置。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的亮度。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定时间才会停止，称为余辉效应。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。荧光屏外表面印有网格，横向有10格，选择合适的水平扫描速度(TIME/DIV)的档位，即可表示每格所占时间；纵向有8格，选择合适的垂直衰减(VOLTS/DIV)的档位，即可表示每格所占电压大小。⑵电子枪电子枪用以产生定向运动的高速电子，由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。①阴极K：电子射线的发源地阴极K是一个表面涂有脱出功较低的钡和锶氧化物的金属筒，受到灯丝H加热后发射电子。②控制栅极G：亮度控制控制栅极G是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。其电位低于阴极，对阴极发出的电子起阻碍作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。调节栅极电压可控制通过栅极的电子数目从而实现亮度调节。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。图1示波器的结构方框图③第一阳极A1：聚焦第一阳极A1电位比阴极电位高很多，加有几百伏的电压，而且形状特殊，产生的电场形成电子透镜，电子被它们之间的电场加速形成射线，调整它对射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极。面板上的“聚焦”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。④第二阳极A2：电子加速第二阳极A2的电位更高，又称加速阳极。加有1000V以上的电压，聚焦后的电子束经过这个高压电场的加速获得足够的动能而成为一束高速的电子束。有的示波器有辅助聚焦，实际是调节第二阳极电位。⑶偏转系统偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板Y，一对水平偏转板X。Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后。两对偏转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转，从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变，形成一个反应...