示波器的使用實驗報告

時間：2022-03-01 11:34:40 報告我要投稿

示波器的使用實驗報告

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示波器的使用實驗報告

　　示波器的使用實驗報告篇1

　　一、實驗目的及要求：

　　（1）了解示波器的基本工作原理。

　　（2）學習示波器、函數信號發生器的使用方法。

　　（3）學習用示波器觀察信號波形和利用示波器測量信號頻率的方法。

　　二、實驗原理：

　　1) 示波器的基本組成部分：示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發生器、觸發同步和直流電源等。

　　2) 示波管左端為一電子槍，電子槍加熱后發出一束電子，電子經電場加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物發光形成一亮點。亮點在偏轉板電壓的作用下，位置也隨之改變。在一定范圍內，亮點的位移與偏轉板上所加電壓成正比。

　　3) 示波器顯示波形的原理：如果在X軸偏轉板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的是一條水平線，如果在Y軸偏轉板上加正弦電壓，而X軸偏轉板不加任何電壓，則電子束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩，在橫方向不動。我們看到的將是一條垂直的亮線，如果在Y軸偏轉板上加正弦電壓，又在X軸偏轉板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點將同時進行方向互相垂直的兩種位移，兩個方向的位移合成就描出了正弦圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期（頻率）相同，這個正弦圖形將穩定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯開，在熒光屏上將看到不穩定的圖形或不斷地移動的圖形，甚至很復雜的圖形。要使顯示的波形穩定，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波；Y軸偏轉板電壓頻率與X軸偏轉板電壓頻率的比值必須是整數。示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調，但光靠人工調節還是不夠準確，所以在示波器內部加裝了自動頻率跟蹤的裝置，稱為“同步”。在人工調節接近滿足式頻率整數倍時條件下，再加入“同步”的作用，掃描電壓的周期就能準確等于待測電壓周期的整數倍，從而獲得穩定的波形。

　　4) 李薩如圖形的基本原理：如果同時從示波器的x軸和y軸輸入頻率相同或成簡單整數比的兩個正弦電壓，則屏幕上將呈現出特殊形狀的、穩定的光點軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。李薩如圖形的形成規律為：如果沿x，y分別作一條直線，水平方向的直線做多可得的交點數為N（x），豎直方向最多可得的交點數為N（y），則x和y方向輸入的兩正弦波的頻率之比為 f（x）：f（y）=N（y）：N（x）。

　　三、實驗儀器：

　　示波器、函數信號發生器。

　　四、實驗操作的主要步驟：

　　(一) 示波器的使用與調節

　　1) 將各控制旋鈕置于相關位置。

　　2) 接通電源，按下面板左下角的“POWER”鈕，指示燈亮，稍待片刻，儀器進入正常工作狀態。

　　3) 經示波管燈絲預熱后，屏上出現綠色亮點，調節INTEN、FOCUS、POSITION，使亮點清晰。

　　4) 將TIME/DIV逐漸旋到2ms或5ms，觀察光點由慢變快移動，直至屏上顯示一條穩定的水平掃描線，按(3)使線清晰。

　　(二) 實驗內容：

　　1) 觀察正弦波波長：

　　a)將AC GND DC轉換開關置于AC

　　b)講面板右上角的SOURCE置于CH2

　　c)將函數信號發生器的50Hz信號源直接輸入CH2-Y輸入端（紅插頭應接函數發生器輸出的紅接線柱）

　　d)屏上顯示出正弦波（調V/DIV調節大小，TIME/DIV掃描開關使之出現正弦波，IEVEL使波形穩定）

　　e)改變掃描電壓的頻率(TIME/DIV)觀察正弦波得變化，使屏上出現多個完整的波形圖。

　　2) 觀察并描繪李薩如圖形，測量正弦信號頻率。

　　利用利薩如圖測正弦電壓的頻率基本原理

　　通過觀察熒光屏上利薩如圖形進行頻率對比的方法稱之為利薩如圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測正弦信號fx加到y偏轉板，將參考正弦信號fx加到x偏轉板，當兩者的頻率之比fy/fx是整數時，在熒光屏上將出現利薩如圖。

　　不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個電壓信號頻率比的條件是屏上出現了利薩如圖形穩定不動，方法是對穩定不動的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設水平線上的切點數最多為Nx，豎直線上的切點數最多為Ny，則

　　fy/fx=Nx/Ny

　　圖1 李薩如圖與信號頻率的關系

　　圖2 fx/fy=1：1時李薩如圖與信號相位差的關系

　　五、數據記錄及處理：

　　用李薩如圖測量正弦信號頻率

　　六、實驗注意事項：

　　1．信號發生器、示波器預熱3分鐘以后才能正常工作。

　　2．測信號電壓時，一定要將電壓衰減旋紐的微調順時針旋足（校正位置）；測信號周期時，一定要將掃描速率旋紐的微調順時針旋足（校正位置）；

　　3．不要頻繁開關機，示波器上光點的亮度不可調得太強，也不能讓亮點長時間停在熒光屏的一點上，如果暫時不用，把輝度降到最低即可。

　　4．轉動旋鈕和按鍵時必須有的放矢，不要將開關和旋鈕強行旋轉、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合方式類似于掛口燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。

　　七、趣味物理實驗心得：

　　一個學期就要過去了，在本學期里，老師又教了很多實驗，我做了許多類型的實驗，讓我受益菲淺，我又學會了很多東西，其中很多知識在平時的學習中都是無法學習到的，其中很多實驗都開闊了我們的視野，讓我們獲得了許多平時課堂上得不到的知識。

　　通過高中以及大學兩個學期的物理實驗，我發現實驗是物理學的基礎，我們學到的許多理論都來源于實驗，也學到了許多物理課上沒有教到的理論。很多實驗都是需要花費許多心思去學習的，也是非常復雜的。經過這一年的大學物理實驗課的學習，讓我收獲多多。想要做好物理實驗容不得半點馬虎，她培養了我們耐心、信心和恒心。當然，我也發現了我存在的很多不足。我的動手能力還不夠強，當有些實驗需要比較強的動手能力的時侯我還不能從容應對，實驗就是為了讓你動手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的東西。現在，大學生的動手能力越來越被人們重視，大學物理實驗正好為我們提供了這一平臺讓我們去鍛煉自己的動手能力。我的學習方式還有待改善，當面對一些復雜的實驗時我還不能很快很好的完成。偉大的科學家之所以偉大就是他們利用實驗證明了他們的偉大。唯有實驗才是檢驗理論正確與否的唯一方法。為了要使你的理論被人接受，你必須用事實來證明。

　　示波器的使用實驗報告篇2

　　示波器的使用

　　預習思考題

　　1、示波器的功能是什么?

　　2、掃描同步如何理解?

　　3、什么是李薩如圖?

　　1、電子示波器是用來直接顯示，觀察和測量電壓波形機器參數的電子儀器。

　　2、用每一個觸發脈沖產生于同觸發電壓所對應的觸發信號的同相位點，故每次掃描起點會準確地落在同相位點于是每次掃描的起始點會準確地落在同相位點，于是每次掃描出的波形完全重復而穩定地顯示被測波的波形。就是觸發掃描實現同步的原理。

　　3、當示波器在Y軸與X軸同時輸入正弦信號電壓且他們的頻率式簡單的整數比時熒光屏上出現各式各樣的圖形這類圖形稱作“李薩如圖”

　　實驗數據記錄

　　實驗儀器：

　　YB4320F雙追蹤示波器，SG1642函數信號發生器實驗步驟：

　　1.用示波器觀察信號波形

　　(1)調節掃描旋鈕，使示波器的掃描線至長短適當的穩定水平亮線

　　(2)將信號發生器接到ch1或ch2輸入上，頻率選用數百或數千赫茲方式開關及觸發源開關的位置與信號輸入通道一致的出穩定的波形。

　　(3)改變輸入信號電壓的波形，如正弦波，三角波，方波調節掃描微調，以得到2個

　　(4)可以在調節其他該掃描熟悉示波器2.用李薩如圖測定頻率

　　(1)當示波器在Y軸與X軸同時輸入正弦信號電壓，且他們的頻率式簡單的整數比的的熒光屏上出現各種形式的圖形，這類圖形稱作“李薩如圖”

　　(2)當fg:fx=1:1時輸入fg=50hz.fx=50hz，繪出一種李薩如圖

　　(3)當fg:fx=1:2時輸入fg=300hz.fx=200hz，繪出一種李薩如圖

　　數據處理如上

　　思考題

　　1、示波器為接通前，有那些注意事項?

　　2、波形不穩定時，應調節那個旋鈕?

　　3、為了觀察李薩如圖，應該怎樣設置按鈕?

　　4、欲關閉示波器，首先應把那個旋鈕扭到最小?

　　1、確定是否接地。

　　2、是否正確連接探頭。

　　3、查看所有的終端額定值。

　　4、在是使用一個通道的情況下觸發源選的通用一致。

　　5、應調節水平微調使之穩定，再調節CH通道。

　　6、首先示波器應該在XY軸輸入正弦電壓，且加上fg與fx上的頻率成整數比。

　　7、將示波器探頭脫開測量電路，將輸入選擇開關，達到接地位置，關機，如果是模擬示波器的話，需要將聚集旋鈕和亮度旋鈕調低，然后在關閉電源。

　　示波器的使用實驗報告篇3

　　在數字電路實驗中，需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。

　　1、示波器工作原理

　　示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準信號源組成。

　　1.1示波管

　　陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。

　　1.熒光屏

　　現在的示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

　　當電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10%所經過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0.1s為中余輝，0.1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。

　　由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發出不同顏色的光。一般示波器多采用發綠光的示波管，以保護人的眼睛。

　　2、電子槍及聚焦

　　電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調節電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達到調節亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。

　　電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發生在G2、A1、A2區域，調節第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調節A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

　　3、偏轉系統

　　偏轉系統控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經處理后加到Y軸)。兩對偏轉板分別加上電壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉。

　　4、示波管的電源

　　為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規定第二陽極與偏轉板之間電位相近，偏轉板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調，以實現輝度調節。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應可調，用作聚焦調節。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經電阻分壓器供電。

　　1.2示波器的基本組成

　　從上一小節可以看出，只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的函數f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中，在一段時間內與時間變量成正比的信號是鋸齒波。

　　示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。

　　被測信號①接到“Y"輸入端，經Y軸衰減器適當衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。經延遲級延遲Г1時間，到Y2放大器。放大后產生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統的觸發電路，在引入信號的正(或者負)極性的某一電平值產生觸發脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發生器)，產生掃描電壓⑦。由于從觸發到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應稍大于X軸的延遲時間Г2。掃描電壓⑦經X軸放大器放大，產生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉板上。z軸系統用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。

　　以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關將Y軸輸入的兩個不同的被測信號分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用，當轉換頻率高到一定程度后，看到的是兩個穩定的、清晰的信號波形。

　　示波器中往往有一個精確穩定的方波信號發生器，供校驗示波器用。

　　2、示波器使用

　　本節介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號很多，功能也不同。數字電路實驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節不針對某一型號的示波器，只是從概念上介紹示波器在數字電路實驗中的常用功能。

　　2.1熒光屏

　　熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0%，10%，90%，100%等標志，水平方向標有10%，90%標志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V/DIV，TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。

　　2.2示波管和電源系統

　　1、電源(Power)

　　示波器主電源開關。當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。

　　2、輝度(Intensity)

　　旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。

　　一般不應太亮，以保護熒光屏。

　　3、聚焦(Focus)

　　聚焦旋鈕調節電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態。

　　4、標尺亮度(Illuminance)

　　此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線下，照明燈暗一些好。室內光線不足的環境中，可適當調亮照明燈。

　　2.3垂直偏轉因數和水平偏轉因數

　　1、垂直偏轉因數選擇(VOLTS/DIV)和微調

　　在單位輸入信號作用下，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數稱為偏轉因數。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏轉因數的單位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。實際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便，有時也把偏轉因數當靈敏度。

　　蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數選擇波段開關。一般按1，2，5方式從5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關置于1V/DIV檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。

　　每個波段開關上往往還有一個小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準”位置，此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會造成與波段開關的指示值不一致，這點應引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當微調旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉因數縮小若干倍)。例如，如果波段開關指示的偏轉因數是1V/DIV，采用×5擴展狀態時，垂直偏轉因數是0.2V/DIV。

　　在做數字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。

　　2、時基選擇(TIME/DIV)和微調

　　時基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類似。時基選擇也通過一個波段開關實現，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS/DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1μS。

　　“微調”旋鈕用于時基校準和微調。沿順時針方向旋到底處于校準位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關所示的標稱值一致。逆時針旋轉旋鈕，則對時基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展狀態下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2μS×(1/10)=0.2μS

　　示波器的標準信號源CAL，專門用于校準示波器的.時基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。

　　示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節信號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕(標有水平雙向箭頭)左右移動信號波形，旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。

　　2.4輸入通道和輸入耦合選擇

　　1、輸入通道選擇

　　輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“×10"位置時，被測信號衰減為1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。

　　2、輸入耦合方式

　　輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。

　　2.5觸發

　　第一節指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉板上，驅動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動;另一部分分流到x軸偏轉系統產生觸發脈沖，觸發掃描發生器，產生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上，使光點沿水平方向移動，兩者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發功能及其操作方法是十分重要的。

　　1、觸發源(Source)選擇

　　要使屏幕上顯示穩定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關系的觸發信號加到觸發電路。觸發源選擇確定觸發信號由何處供給。通常有三種觸發源：內觸發(INT)、電源觸發內觸發使用被測信號作為觸發信號，是經常使用的一種觸發方式。由于觸發信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發信號。

　　電源觸發使用交流電源頻率信號作為觸發信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。

　　外觸發使用外加信號作為觸發信號，外加信號從外觸發輸入端輸入。外觸發信號與被測信號間應具有周期性的關系。由于被測信號沒有用作觸發信號，所以何時開始掃描與被測信號無關。

　　正確選擇觸發信號對波形顯示的穩定、清晰有很大關系。例如在數字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內觸發可能好一些，而對于一個具有復雜周期的信號，且存在一個與它有周期關系的信號時，選用外觸發可能更好。

　　2、觸發耦合(Coupling)方式選擇

　　觸發信號到觸發電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發信號的穩定、可靠。這里介紹常用的幾種。

　　AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發信號的交流分量觸發，觸發信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩定觸發。但是如果觸發信號的頻率小于10Hz，會造成觸發困難。

　　直流耦合(DC)不隔斷觸發信號的直流分量。當觸發信號的頻率較低或者觸發信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。

　　低頻抑制(LFR)觸發時觸發信號經過高通濾波器加到觸發電路，觸發信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發時，觸發信號通過低通濾波器加到觸發電路，觸發信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發。這些觸發耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會。

　　3、觸發電平(Level)和觸發極性(Slope)

　　觸發電平調節又叫同步調節，它使得掃描與被測信號同步。電平調節旋鈕調節觸發信號的觸發電平。一旦觸發信號超過由旋鈕設定的觸發電平時，掃描即被觸發。順時針旋轉旋鈕，觸發電平上升;逆時針旋轉旋鈕，觸發電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時，觸發電平自動保持在觸發信號的幅度之內，不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。當信號波形復雜，用電平旋鈕不能穩定觸發時，用釋抑(HoldOff)旋鈕調節波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩定同步。

　　極性開關用來選擇觸發信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決定觸發信號的觸發點。

　　2.6掃描方式(SweepMode)

　　掃描有自動(Auto)、常態(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。

　　自動：當無觸發信號輸入，或者觸發信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。

　　常態：當無觸發信號輸入時，掃描處于準備狀態，沒有掃描線。觸發信號到來后，觸發掃描。

　　單次：單次按鈕類似復位開關。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復位，此時準備好(Ready)燈亮。觸發信號到來后產生一次掃描。單次掃描結束后，準備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。

　　上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復雜的功能，如延遲掃描、觸發延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數字電路實驗中，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發生時，用邏輯筆就簡單的多;測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。

　　示波器的使用實驗報告篇4

　　示波器是測量信號波形的儀器，是應用最廣的測量儀器之一。它不僅廣泛應用于實驗室，而且成為現代工業不可缺少的輔助工具。利用示波器對電子產品的電路進行信號的檢測和分析，可以快速地發現并解決問題，因此正確分析示波器顯示波形的原理，以及熟悉使用示波器是非常有必要的，對學生以后學習和工作有很大的幫助。在大學物理實驗教學中，示波器原理與使用是一個必不可少的實驗。然而，該實驗儀器的原理復雜，大多數學生理解起來難度偏大，特別是面板旋鈕多使得學生熟悉起來很困難。通過該實驗對提高學生在信號波形測量方面的實踐能力、創新能力，以及理論聯系實際的能力提高有著極其重要的作用。在實驗教學過程總是會出現各種各樣的問題，因此我結合大學物理實驗示波器實驗中出現的問題，介紹一些經驗。

　　1、示波器原理的闡述

　　實驗教學首先講解的就是儀器原理，但是示波器的原理比較復雜，學生掌握起來比較困難。為解決這個難題，將示波器顯示波形的原理與單擺運動中沙漏形成波形的原理相類比，利用簡單易懂的知識對示波器的原理進行形象的講解，使其簡化，加深學生對示波器原理的理解和掌握。在大學生物理實驗教學中利用類比簡化思維幫助學生理解和學習新知識的方法效果明顯。

　　示波管結構非常簡單，主要由電子槍、偏轉系統和熒光屏三個部分組成，偏轉系統由水平偏轉板（x軸方向）和豎直偏轉板（y軸方向）組成。在偏轉板上加電壓，則電子束的運動是發生偏轉，加不同的電壓，電子運動也不一樣，從而在熒光屏上所觀察到的圖形也有所不同。如果我們在豎直偏轉板上接入待觀察的正弦交流電壓，同時在水平偏轉板上接入鋸齒波電壓，則電子的運動將是水平方向的勻速直線運動與豎直方向的簡諧振動兩個相互垂直方向上運動的合成，屏上將顯示正弦波。

　　把沙漏的單擺運動與示波器顯示波形的原理相結合進行類比，以幫助學生理解示波器的工作原理。實踐表明示波器顯示波形的原理雖然復雜，但是利用沙漏的單擺運動實驗對其進行類比簡化，可以很容易地讓學生理解掌握。示波器的工作原理可以如此掌握，在進行其他物理知識的學習和物理實驗的探討時，實驗老師也可以采用這種類比的方法，利用學生理解的知識點甚至是其他學科的知識去簡化復雜的物理內容。掌握了這種教學法，不僅可以使學生將新知識與已有的知識融會貫通，而且能使學生加深記憶和理解，為他們的學習提供極大的幫助。

　　2、功能鍵的使用技巧及注意事項

　　在教師準備實驗儀器階段，應注意示波器在使用一段時間或經較長時間存放或修理后，應重新進行校準，示波器精度校準分垂直校準和時基校準兩個方面。待示波器開機20分鐘后，內部穩定即可進行校準工作。掃描基線的校正，示波器應用在不同的場合，會受外磁場的影響引起掃描基線發生傾斜，此時需要對掃描基線進行校正。校正的方法：用螺絲刀調節“基線旋轉”，使掃描線和示波器的水平刻度線平行。

　　在示波器功能鍵的講解上要做到示波器面板上各開關、按鍵、旋鈕都要詳細地講解相關功能特性，同時進行示范性的屏幕顯示演示，使得學生有更直觀形象的了解。要求做實驗前學生對照儀器面板說明書，體會一些常用開關、按鍵、旋鈕的作用，如輝度、聚焦、位移、X―Y等，讓學生有一個自己獨立操作儀器的過程。

　　非常有必要在黑板上板示示波器使用注意事項及技巧：

　　（1）測試前，在不明確被測信號幅度大小，可先將示波器的VOLTS/DIV選擇開關置于最大擋，避免電壓過高而造成示波器損壞，同時避免該檔位過小往往出現信號顯示遠遠大于屏幕，以至于學生誤認為沒有信號輸入。一般選擇合適檔位使得信號顯示高度約占熒光屏高度的二分之一到三分之二之間，這樣減小在信號測量時出現的誤差。

　　（2）在用示波器測量頻率較低信號時，其波形不容易同步，表現為波形不穩定。一般情況規定學生輸入較高頻率信號，同時仔細調節示波器上的觸發電平控制（LEVEL）旋鈕，使被測信號穩定和同步。“觸發電平”鍵是示波器面板上眾多旋鈕中非常重要的旋鈕，其作用在眾多物理實驗教材中只是介紹而已，通過觸發掃描使待測信號與掃描信號同步以達到圖形的穩定，圖形不穩定的情況在學生實驗中出現得最多。

　　（3）TIME/DIV（掃描速率選擇）旋鈕。此旋鈕的作用是改變加在水平偏轉板上鋸齒波掃描信號的頻率。在不明確被測信號頻率大小，可將TIME/DIV選擇掃描時間置于最小擋，避免低頻率信號一直閃動。合適的檔位是信號波形顯示2到3個周期，這樣在時間測量時可以減少誤差。

　　（4）“觸發方式”、“觸發源”和“觸發電平”的選擇。這三者選擇的不正確，往往出現波形不穩定的情況，屏幕上的波形發生向左或向右的連續移動。要使波形能夠穩定下來，跟示波器使用的“觸發方式”、“觸發源”及“觸發電平”選擇有關，合理運用觸發方式、觸發源來觀察信號，要求學生在實驗中掌握。

　　（5）在利薩如圖實驗部分，為了避免視覺上的混亂，要求學生在關閉通道1的前提下再調整好通道2的信號顯示。

　　（6）示波器工作時，周圍不要放置大功率的變壓器，否則，對示波器會有很大影響和噪聲干擾。

　　3、示波器常見故障的分析

　　示波器用于實驗教學使用頻繁，且使用時間較長，很容易出故障。掌握示波器的常見故障的分析檢修方法，有利于縮短維修周期，避免因為儀器故障耽誤教學。在遇到各種問題時，學生一般無法解決，往往需要教師引導性地解決。這就要求教師要具備解決這些問題的能力。當然這些需要在教學中不斷地總結經驗，多途徑地提高解決問題的能力，進而能夠更好地指導學生排除故障。

　　在教學過程中，學生在出現問題時，經常性地亂按功能鍵，到了后面他自己都不知道按了什么鍵，有時的確是儀器出現問題。教師應該把出現的各種原因都考慮進去，先考慮儀器正常是儀器參數設置的問題，再考慮儀器元件出現問題。例如示波器屏幕上沒有任何信號或者信號在示波器上顯示閃動的比較厲害。首先，看信號輸入端的問題即信號發生器示波器的相關設置是否正常，例如波形按鈕是否有選擇、頻率的設置是否正確，等等，然后檢查與示波器的接線，以及探頭接觸是否良好、探頭線斷線等問題，再檢查示波器相關按鍵的設置是否和信號發生器輸出信號一直，可能是學生按了所用通道的接地旋鈕，這樣信號就會對地短路，沒有任何信號輸入到示波器測量端，以及示波器電源開關有沒有打開，可以調節亮度旋鈕看是否亮度設置太低。其次，調節上下位移旋鈕和左右位移旋鈕看波形是否偏離屏幕顯示區。所以首先要求老師要一定程度的對儀器硬件有所了解，那些元件出現問題可能會出現什么樣的現象，對儀器的操作那就要求非常熟悉，總之做到軟件硬件都過關。

　　4、結語

　　以上是我在示波器實驗教學實踐中總結的一些經驗。在有限學習時間內，學習、掌握基本的儀器操作方法，讓學生做到實驗目標明確，理論與實踐相結合，在掌握好基本技能的基礎上進行開放式自主訓練。教師應引導學生解決實驗中遇到的一些問題，提高學生的創新能力，使學生體會到大學物理實驗這門課的作用與重要性，從而逐漸地讓學生有意識地去提高自己的動手能力。

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