实验名称：示波器的使用

[实验目的]

1．了解示波器的结构和工作原理

2．掌握示波器的基本操作方法

3．利用示波器观察李萨如图形，学会一种测量简谐振动频率的方法

 

[实验原理]

1．示波器的结构和工作原理

    示波器的结构示意图。加热阴极会有电子发出，这些电子经聚焦、加速和偏转后飞向荧光屏，使荧光屏上的物质发光而形成亮点。如果在X轴偏转板上加一锯齿波电压，电子射线将沿X轴方向从左到右匀速移动，这称为扫描。这时屏幕上显示一条水平的扫描亮线。

如果在X轴偏转板上加一锯齿波电压，同时在Y轴偏转板上加一正弦交流信号电压，若正弦交流信号电压与锯齿波电压的周期完全相同，或者后者是前者的整数倍，则荧光屏上可显示一个或几个完整的正弦波形。为了观察不同幅度的信号，示波器内设有放大和衰减系统，对输入的小信号进行放大，对输入的大信号进行衰减，以便在荧光屏上显示适中的图形。

 

 

 

 

 

 

                          

 

 

图1  示波器的结构示意图

2 李萨如图形

如果示波器的X、Y轴同时输入的都是正弦交流信号电压，荧光屏上亮点的轨迹将是两个互相垂直的简谐振动合成的效果，特别是当两个正弦交流信号电压的频率相等或成简单整数比时，亮点的轨迹为一稳定的曲线，这种合振动的图形叫李萨如图形。

李萨如图形的形状与X、Y轴输入的正弦交流信号电压的频率之间有一个简单的关系式

式中f_X、f_Y分别为X、Y轴输入的两个正弦交流信号电压的频率，N_X、N_Y分别为X、Y方向切线对李萨如图形的切点数。利用李萨如图形的这一特征，就可利用已知信号电压的频率测量未知信号电压的频率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2 李萨如图形举例

 

[实验仪器]

   示波器、信号发生器

   结合仪器介绍各旋钮的作用和使用方法。

 

[实验步骤]

1．对照挂图或结构图熟悉示波器和信号发生器各旋钮的作用

2．观察信号波形，包括正弦波、方波和三角波，分别显示1个、2个完整正弦波形

3．观察不同频率的李萨如图形，并记下信号频率的数值。

4．利用1:1的李萨如图形分析两个正弦信号的相位差

 

[注意事项]

1．为保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能太强，也不能让光点长时间停在荧光屏的一点上。

2．做实验期间不要关掉示波器，以免缩短示波器的使用寿命。

3．弄清楚各旋钮的作用之后再操作使用。