实验八 示波器的使用(2)

（7）：校准信号（CAL）：电压幅度为0.5VP-P频率为1KHZ的方波信号。 （27）：接地柱⊥：接地端。

【实验步骤】

1．调整示波器，观察正弦波波形

首先熟悉双踪示波器控制面板上各控制键位的作用。然后将函数信号发生器的输出端接示波器的“Y轴输入”端，观察正弦波信号的波形。调节示波器的有关旋钮，使荧光屏上出现稳定的波形。把有关数据记录在表1中。

2．电压测量

（1）电压的定量测量。将“V/DIV”微调置于“CAL”位置，就可以进行电压的定量测量。测量值可由下列公式计算后得到：

用探头“×1位置”进行测量时，其电压值为：V=V/DIV设定值×信号显示幅度（DIV） 用探头“×10位置”进行测量时，其电压值为：U=V/DIV设定值×信号显示幅度（DIV）×10。

（2）直流电压测量。该仪器具有高输入阻抗，高灵敏度和快速响应的优势，下面介绍测量过程：

将Y轴输入耦合选择开关置于“⊥”，“电平”置于“自动”。屏幕上形成一水平扫描基线，将“v/div ”与“t/div ”置于适当的位置，且“v/div ”的微调旋钮置于校准位置，调节Y轴位移，使水平扫描基线处于荧光屏上标的某一特定基准(0伏)。

① 将“扫描方式”开关置“AUTO”（自动）位置，选择“扫描速度”使扫描光迹不发生闪烁的现象。

② 将“AC—GND—DC”开关置“DC”位置，且将被测电压加到输入端。扫描线的垂直位移即为信号的电压幅度。如果扫描线上移，则被测电压相对地电位为正；如果扫描线下移，则该电压相对地电位为负。电压 值可用上面公式求出。例如，将探头衰减比置于×10位置，垂直偏转因数（V/Div）置于“0.5v/div”，微调旋钮置于“CAL”位置，所测得的扫描光迹偏高5div。根据公式，被测电压为：

0.5(V/DIV)×5(DIV)×10=25V

测三次直流电压值，取其平均值。

（3）交流电压测量。调节“V/DIV”切换开关到合适的位置，以获得一个易于读取的信号幅度。从下面图6所示的图形中读出该幅度并用公式计算之。

当测量叠加在直流电压上的交流电压时，将“AC-GND-DC”开关置于DC位置时就可测出所包含直流分量的值。如果仅需测量交流分量，则

将该开关置于“AC”位置。按这图6 交流电种方法测得的值为峰—峰值电压（VP—P）。正弦

2?波信号有效值为：U?UP?P。测

4均值Up?p，计算出其有效值。记入表例如，将探头衰减比置于×1的位转因数（V/DIV）置“5v/div”位置，“微于“校正（CAL）”位置，所测得波形峰6格（见图6所示）。则UP—P=5（V/div）

三次，取平3中。 置，垂直偏

调”旋钮置一峰值为

图7脉冲宽度×6(div)=30V有效值电压为：V=30/22=10.6（V）。

3．相位测量

两个信号之间相位差的测量可以利用仪器的双踪显示功能进行。如图10给出了两个具有相同频率的超前和滞后的正弦波信号，用双踪方波器显示的例子。此时，“触发源”开关必须置于超前信号相连接的通道，同时调节“Time/DIV”开关，使显示的正弦波波形大于1个周期，如图8所示。一个周期占6格，则1格刻度代表波形相位60o，故相位差ΔΦ=（div）数×2π/div/周期=1.5×360o/6=90o。

4．观察利萨如图 将按钮“X－Y”按下，此时由“ch1”端口输入的信号就为X轴信号，其偏转灵敏度仍按该通道的垂直偏转因数开关指示值读取，从“ch2”端口输入Y轴信号，这时示波器就工作在X-Y显示方式。

在示波器X轴和Y轴同时各输入正弦信号时，光点的运动是两个相互垂直谐振动的合成，若它们的频率的比值fx：fy =整数时，合成的轨迹是一个封闭的图形，称为李萨如图。李萨如图的图形与频率比和两信号的位相差都有关系，但李萨如图与两信号的频率比有如下简单的关系 ：

fyn?x fxny图8 相位测量 nx，ny分另为李萨如图的外切水平线的切点数和外切垂直线的切点数，如图11所示 。

图9 李萨如图

因此，如fx 、fy 中有一个已知且观察它们形成的李萨如图，得到外切水平线和外切垂直线的切点数之比，即可测出另一个信号的频率。实验时，X轴输入某一频率的正弦信号作为标准信号，Y轴输入一待测信号，调节Y轴信号的频率，分别得到三种不同的nx ：ny的

/

李萨如图，计算出fy ，读出Y轴输入信号发生器的频率fy。

本次实验要求同学们观察的李萨茹图形是同频率的两个信号在不同相位差下的图形。各个相位差对应的李萨如图形如下图10所示。

图10 相位差与李萨如图形

【数据记录及处理】

表1正弦波形及“峰-峰”电压值 正弦波形 峰-峰 图形 λ dy a 电压（V） Vy= 一个周期 Vy= 两个周期 Vy= 三个周期 表2 观察李萨如图形 相位差 0 ?4 ? 2 3? 4? 图形 【思考题】

1．若示波器正常，观察波形时，如荧光屏上什么也看不到，会是那些原因，实验中应怎样调出其波形？

2．用示波器观察波形时，示波器上的波形移动不稳定，为什么？应调节哪几个旋钮使其稳定？

3．直流电压测量时，确定其水平扫描基线时，为什么Y轴输入耦合选择开关要置于“⊥”？

4．假定在示波器的输入端输入一个正弦电压，所用水平扫描频率为120Hz，在屏上出现了三个完整的正弦波周期，那么输入电压的频率为多少？

5．某同学用示波器测量正弦交流电压，经与用万用电表测量值比较相差很大，分析是什么原因？

6．观察李萨如图时，两相互垂直的正弦信号频率相同时，图上的波形还在不停的转动，为什么？

7．如何使用示波器测量两个频率相同的正弦信号的相位差？

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