中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 预习 操作记录 实验报告 总评成绩 《大学物理实验》课程实验报告 学院 专业 年级 实验人姓名(学号) 参加人姓名(学号) 日期 年 日星期 上午 下午[]晚上[] 室温 相对湿度: 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 实验前思考题 1.示波器主要由哪几大部分组成? 2.简述示波器显示波形的原理 3.模拟示波器和数字示波器的主要区别是什么? 4.尽可能多地列出评价示波器性能的技术指标的名称(不需解释,只列名称) 5.怎样用示波器测量正弦信号的电压、周期和频率? 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 预习 操作记录 实验报告 总评成绩 《大学物理实验》课程实验报告 学院： 专业： 年级： 实验人姓名(学号)： 参加人姓名(学号)： 日期： 年 月 日 星期 上午[ ] 下午[ ] 晚上[ ] 室温： 相对湿度： 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 [实验前思考题] 1．示波器主要由哪几大部分组成？ 2．简述示波器显示波形的原理 3．模拟示波器和数字示波器的主要区别是什么？ 4．尽可能多地列出评价示波器性能的技术指标的名称（不需解释，只列名称）。 5．怎样用示波器测量正弦信号的电压、周期和频率？
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 (请自行加页) I实验目的 了解示波器显示波形的原理(显示器、扫描、同步、整步) 2.了解双踪数字存储示波器的使用方法 3.学习用示波器测交流信号电压、频率和相位差。 仪器用具 编号 仪器用具名称 数量 主要参数(型号,测量范围,测量精度等) 1双踪示波器 2双通道信号发生器 3双通道交流毫伏表 4台式数字万用表 5示波器训练模板 6导线 原理概述 电子示波器是用来直接显示、观察和测量电压波形及其参数的电子仪器。一切可转 化为电压的电学量(如电流、电阻等)和非电学量(如温度、压力、磁场、光强等), 只要转换后的电压参数落在示波器的观察范围内,均可用示波器来观察和测量。示波器 自1933年诞生以来已经有70多年的历史,已由模拟示波器发展到取样示波器、记忆示 波器、数字存储示波器(DSO, Digital Storage Oscilloscope)、逻辑示波器、智能示波器、 虚拟示波器等近十个系列数百个品种,频率响应可从直流至10°Hz,是用途极为广泛的 种通用电子测量测试仪器。由于示波器种类繁多,外形、性能、功能差异很大,要想 完全熟练地掌握一种示波器的使用方法,就必须认真阅读相关的使用说明书。这里只能 介绍一些具有共性的基本知识。 示波器的基本原理 示波器实际上是一台电压信号的二维显示设备,任何种类的示波器,都主要由电源 系统、信号检测和放大系统、扫描触发系统、波形显示系统等四部分组成。示波器的原 理框图如图1所示,虚线框内的模块是数字示波器特有的功能模块,模拟示波器没有。 不论哪种示波器,若设显示屏的水平方向为x,垂直方向为y,屏幕上光点的坐标是加 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 （请自行加页） [ 实验目的 ] 1． 了解示波器显示波形的原理（显示器、扫描、同步、整步）； 2． 了解双踪数字存储示波器的使用方法； 3． 学习用示波器测交流信号电压、频率和相位差。 [ 仪器用具 ] 编号 仪器用具名称 数量 主要参数(型号，测量范围，测量精度等) 1 双踪示波器 2 双通道信号发生器 3 双通道交流毫伏表 4 5 台式数字万用表 示波器训练模板 6 导线 [ 原理概述 ] 电子示波器是用来直接显示、观察和测量电压波形及其参数的电子仪器。一切可转 化为电压的电学量（如电流、电阻等）和非电学量（如温度、压力、磁场、光强等）， 只要转换后的电压参数落在示波器的观察范围内，均可用示波器来观察和测量。示波器 自 1933 年诞生以来已经有 70 多年的历史，已由模拟示波器发展到取样示波器、记忆示 波器、数字存储示波器（DSO，Digital Storage Oscilloscope）、逻辑示波器、智能示波器、 虚拟示波器等近十个系列数百个品种，频率响应可从直流至 9 10 Hz，是用途极为广泛的 一种通用电子测量测试仪器。由于示波器种类繁多，外形、性能、功能差异很大，要想 完全熟练地掌握一种示波器的使用方法，就必须认真阅读相关的使用说明书。这里只能 介绍一些具有共性的基本知识。 1. 示波器的基本原理 示波器实际上是一台电压信号的二维显示设备，任何种类的示波器，都主要由电源 系统、信号检测和放大系统、扫描触发系统、波形显示系统等四部分组成。示波器的原 理框图如图 1 所示，虚线框内的模块是数字示波器特有的功能模块，模拟示波器没有。 不论哪种示波器，若设显示屏的水平方向为 x，垂直方向为 y，屏幕上光点的坐标是加
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 在两个方向上的电压Ux和Uy的函数,这一函数通常为线性的,则光点的运动可用一个 参数方程表示为 x=f[Ux(t)= K,Ux(t)=g(t) y=wlU(t)=K, U, (t)=v(t) (1) 两方程联立,消去参数t,所得方程就是屏幕上光点的运动轨迹方程。 根据波形显示方式的不同,基本可将示波器分为模拟示波器、数字示波器、虚拟示 波器三种类型。 CHI 取样保持口A/D转换采集存储 GND 垂直显示 处理电路 CH2 取样保持HAD转换采集存储 显示器 XY模式 K3触发电路 K4水平显示 处理电路 图1示波器原理框图 1、K2.输入端耦合方式选择,K3.触发源选择,K4.Y-T显示模式和Ⅹ-Y显示模式选择 2.示波器的工作模式 示波器通常有两种工作模式,分别为 (1)波形显示模式(Y-T),对应图1中开关K4接“YT模式”。该模式下在x轴施 加的信号Ux(t)为锯齿波,由于锯齿波的电压在一个周期内与时间t成正比,有 x∝Ux(t)∝t,相当于在显示屏上建立了一个以时间t为横坐标的线性坐标系。 当y方向电压为零,对应图1中的开关K2接地(GND)时,Uy(t)=0,仅在水平 方向上加周期电压Ux(t),则显示光点沿水平方向作往返运动,这种过程称为扫描,相 应地U(t)称为扫描电压。当扫描电压频率f较高时,将显示为一条连续的直线,称为 扫描线。当y方向加周期电压Uy(t),有y∝Uy(t),如图2(a)所示,y轴输入信号的 波形就可以在屏幕上显示出来 为显示波形的方便,示波器锯齿波的频率可通过扫描速度t旋钮( Horizontal scale) 来进行调节,其单位为s/div(秒每格),在一些老式的模拟示波器上也采用scm(秒每 厘米)作单位。若选择了扫描速度t,则水平距离为l格的两点间的时间间隔t为 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 在两个方向上的电压𝑈𝑥 和𝑈𝑦 的函数，这一函数通常为线性的，则光点的运动可用一个 参数方程表示为 { 𝑥 = 𝑓[𝑈𝑥 (𝑡)] = 𝐾𝑥𝑈𝑥 (𝑡) = 𝑔 (𝑡); 𝑦 = 𝑤[𝑈𝑦 (𝑡)] = 𝐾𝑦𝑈𝑦 (𝑡) = 𝑣 (𝑡). （1） 两方程联立，消去参数𝑡 ，所得方程就是屏幕上光点的运动轨迹方程。 根据波形显示方式的不同，基本可将示波器分为模拟示波器、数字示波器、虚拟示 波器三种类型。 图 1 示波器原理框图 K1、K2. 输入端耦合方式选择，K3. 触发源选择，K4. Y-T 显示模式和 X-Y 显示模式选择 2. 示波器的工作模式 示波器通常有两种工作模式，分别为： （1）波形显示模式（Y-T），对应图 1 中开关 K4 接“Y-T 模式”。该模式下在 x 轴施 加的信号𝑈𝑥 (𝑡) 为锯齿波，由于锯齿波的电压在一个周期内与时间𝑡 成正比，有 𝑥 ∝ 𝑈𝑥 (𝑡) ∝ 𝑡 ，相当于在显示屏上建立了一个以时间𝑡 为横坐标的线性坐标系。 当 y 方向电压为零，对应图 1 中的开关 K2 接地（GND）时，𝑈𝑦 (𝑡) = 0，仅在水平 方向上加周期电压𝑈𝑥 (𝑡)，则显示光点沿水平方向作往返运动，这种过程称为扫描，相 应地𝑈𝑥 (𝑡) 称为扫描电压。当扫描电压频率𝑓 较高时，将显示为一条连续的直线，称为 扫描线。当 y 方向加周期电压𝑈𝑦 (𝑡)，有𝑦 ∝ 𝑈𝑦 (𝑡)，如图 2（a）所示， 𝑦 轴输入信号的 波形就可以在屏幕上显示出来。 为显示波形的方便，示波器锯齿波的频率可通过扫描速度𝑡0 旋钮（Horizontal Scale） 来进行调节，其单位为 s/div（秒每格），在一些老式的模拟示波器上也采用 s/cm（秒每 厘米）作单位。若选择了扫描速度𝑡0，则水平距离为 l 格的两点间的时间间隔𝑡 为
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 如果选择扫描速度t使得屏幕范围(通常为10格)内的总时间大于被观测波形Uy(t的 周期,就可以在屏幕上显示出完整的波形。该工作模式下,式(1)中的Ky可简写为K, 称为电压灵敏度,单位为V/div。 (2)李萨如图形显示模式(XY),对应图1中的开关K4接“X-Y模式”。该模式 下在x轴施加与CH通道的输入信号成比例的电压,故屏幕显示的波形是CHl通道和 CH2通道输入信号的合成图形,称为李萨如图形。该模式下,Kx称为x轴的电压灵敏度, Ky称为y轴的电压灵敏度。 Tx<Tr (a)扫描同步时的波形 (b)扫描不同步时的波形 图2示波器的扫描 3.示波器的扫描同步(波形稳定)原理 (1)扫描同步 示波器如不经过仔细调节,其显示的波形会左右移 动。为了后续进行各种测量,需要使显示的波形在屏幕 K入 上稳定不动。设锯齿波Ux(t)的周期为Tx,被观测波形a Uy(t)的周期为Ty,如图2(a)所示,如果Tx=nTy 触发脉冲 (n=123…)严格成立,则锯齿波每次扫描的起点都a 准确地落在被观测信号的同相位点上,每次扫描显示的 波形都完全相同,从而显示出稳定的波形,波形与时间 无关,该状态称为扫描同步。若Tx≠nTy,每次扫描起 始点会落在非同相位点上,每次扫出的波形不重复,如 光屏上显示的波形 图2(b)所示,则屏上显示的波形在x方向上不断移动,图3触发扫描实现扫描同步 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 𝑡 = 𝑡0𝑙 （2） 如果选择扫描速度𝑡0使得屏幕范围（通常为 10 格）内的总时间大于被观测波形𝑈𝑦 (𝑡)的 周期，就可以在屏幕上显示出完整的波形。该工作模式下，式（1）中的𝐾𝑦 可简写为𝐾， 称为电压灵敏度，单位为 V/div。 （2）李萨如图形显示模式（X-Y），对应图 1 中的开关 K4 接“X-Y 模式”。该模式 下在 x 轴施加与 CH1 通道的输入信号成比例的电压，故屏幕显示的波形是 CH1 通道和 CH2 通道输入信号的合成图形，称为李萨如图形。该模式下，𝐾𝑥 称为𝑥 轴的电压灵敏度， 𝐾𝑦 称为 𝑦 轴的电压灵敏度。 （a）扫描同步时的波形 （b）扫描不同步时的波形 图 2 示波器的扫描 3. 示波器的扫描同步（波形稳定）原理 （1）扫描同步 示波器如不经过仔细调节，其显示的波形会左右移 动。为了后续进行各种测量，需要使显示的波形在屏幕 上稳定不动。设锯齿波𝑈𝑥 (𝑡)的周期为𝑇𝑥，被观测波形 𝑈𝑦 (𝑡)的周期为𝑇𝑦，如图 2（a）所示，如果𝑇𝑥 = 𝑛𝑇𝑦 （𝑛 = 1,2,3 ⋯）严格成立，则锯齿波每次扫描的起点都 准确地落在被观测信号的同相位点上，每次扫描显示的 波形都完全相同，从而显示出稳定的波形，波形与时间 无关，该状态称为扫描同步。若𝑇𝑥 ≠ 𝑛𝑇𝑦，每次扫描起 始点会落在非同相位点上，每次扫出的波形不重复，如 图 2（b）所示，则屏上显示的波形在 x 方向上不断移动， 图 3 触发扫描实现扫描同步
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 扫描不同步。 (2)扫描同步的实现(整步) 实际使用示波器的过程中,很难通过调节Tx的方法满足上述的扫描同步状态,即使 实现短暂的同步,对信号的任何扰动也会破坏这种状态,所以示波器中采用了特殊的方 式来实现和保持扫描同步状态,这一过程称为“整步”。 触发扫描同步:如图3所示,示波器将“触发电平”( trig level)与输入的被测信号 进行比较,当输入信号电压等于触发电平(图中A点的电压)时,触发电路便输出触发 脉冲,强制启动扫描电路进行扫描,光点自左向右由A点扫描至A'点。在该扫描周期内, 扫描电路不再受触发脉冲影响。本次扫描结束后,触发脉冲又可再次强制启动扫描电路, 进行下一次扫描。因每个触发脉冲产生于相同触发电平处,故每次扫描的起点都会准确 地落在同相位点φ上,多次扫出的波形重叠,稳定地显示在屏幕上。 注意:示波器的触发电平应调至信号的峰峰值之间,否则会因为信号电压始终达不 到触发电平而无法产生触发脉冲。 4.判断波形是否稳定的三个原则 在示波器屏幕上调节出波形后,可通过如下几个原则判断其是否稳定 (1)在任意位置画一垂直线与波形相交,交点数有且只有一个。若没有交点或交 点数不止一个,则波形不稳定或不完整,需继续调节 (2)波形上的任意一点不左右移动。低频时光点会闪烁,但其位置不左右移动, 应认为是稳定的。 (3)屏幕上能看到两个以上完全一样的重复图形,即两个周期以上 5.DS1152D-EDU型混合信号数字示波器使用介绍 DS1152D-EDU是一种常用的混合信号数字示波器,带宽150MHz,同时具备2通道的 模拟信号输入端和16通道的数字逻辑输入端。本节简单介绍DS152DED示波器面板 (图4)中11个主要部分的作用。更多的功能和调节方法需参阅说明书。 (1)Ds1152DEDU示波器前面板主要部分 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 扫描不同步。 （2）扫描同步的实现（整步） 实际使用示波器的过程中，很难通过调节𝑇𝑥的方法满足上述的扫描同步状态，即使 实现短暂的同步，对信号的任何扰动也会破坏这种状态，所以示波器中采用了特殊的方 式来实现和保持扫描同步状态，这一过程称为“整步”。 触发扫描同步：如图 3 所示，示波器将“触发电平”（trig level）与输入的被测信号 进行比较，当输入信号电压等于触发电平（图中 A 点的电压）时，触发电路便输出触发 脉冲，强制启动扫描电路进行扫描，光点自左向右由 A 点扫描至𝐴 ′点。在该扫描周期内， 扫描电路不再受触发脉冲影响。本次扫描结束后，触发脉冲又可再次强制启动扫描电路， 进行下一次扫描。因每个触发脉冲产生于相同触发电平处，故每次扫描的起点都会准确 地落在同相位点𝜑0上，多次扫出的波形重叠，稳定地显示在屏幕上。 注意：示波器的触发电平应调至信号的峰峰值之间，否则会因为信号电压始终达不 到触发电平而无法产生触发脉冲。 4．判断波形是否稳定的三个原则 在示波器屏幕上调节出波形后，可通过如下几个原则判断其是否稳定： （1）在任意位置画一垂直线与波形相交，交点数有且只有一个。若没有交点或交 点数不止一个，则波形不稳定或不完整，需继续调节。 （2）波形上的任意一点不左右移动。低频时光点会闪烁，但其位置不左右移动， 应认为是稳定的。 （3） 屏幕上能看到两个以上完全一样的重复图形，即两个周期以上。 5. DS1152D-EDU 型混合信号数字示波器使用介绍 DS1152D-EDU 是一种常用的混合信号数字示波器，带宽 150MHz，同时具备 2 通道的 模拟信号输入端和 16 通道的数字逻辑输入端。本节简单介绍 DS1152D-EDU 示波器面板 （图 4）中 11 个主要部分的作用。更多的功能和调节方法需参阅说明书。 （1） DS1152D-EDU 示波器前面板主要部分
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 RIGOL 0SI152D-E 4 图4Ds1152DEDU型示波器前面板图 (下面请写出图4中示波器11个主要部位的名称 2345 7 8. 10. 测量线对 菜单显示 应电压值菜单显 开关按钮 RIGOL T D A测量线 CH波形 帮宽限制 数字滤波 CHI通道 kHz Prd)at CH工作DC或AC电压灵敏度CH周期扫描速度放大区域时间 菜单选择按钮 图5屏幕显示文字的意义 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 图 4 DS1152D-EDU 型示波器前面板图 (下面请写出图 4 中示波器 11 个主要部位的名称) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 图 5 屏幕显示文字的意义
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 (2)Ds1152DEDU示波器调节出稳定波形的步骤 以被测信号接入CH1通道为例说明,可采用两种方法。 方法一,自动设置方法 a.将被测信号接入CHl通道,按一下cH1按钮使CHl通道工作,cH按钮的 绿色背景灯点亮 b.按AUTO键,等待若干秒至波形稳定地显示出来。 方法二,手动设置方法(在采用方法一无法得到稳定波形时,需进行手动设置) a.按H,屏幕右侧显示CH1菜单,耦合方式选“接地” b.调垂直部分的 POSITION旋钮,将CH扫描线调至屏幕中央,屏幕左侧的黄 色三角形箭头指在相同位置。 c.耦合方式选“交流”,调节电压灵敏度 SCALE旋钮,使被测波形的上下边界 均限制在屏幕范围内 d.按触发部分的MENU按钮显示触发菜单,触发源选“CH¨,触发耦合模式 选择交流“AC。 ε.调节触发电平 LEVEL旋钮,使触发电平在被测信号的峰峰值之间,显示波 形稳定。 f调节水平部分的扫描速度 SCALE旋钮,使屏幕上显示若干个波形,以便观 察和测量。 (3)用示波器测量电学量 用示波器可以测定交流信号的电压、频率、周期等多种参数。 a用示波器测电压 调出稳定波形,调节电压灵敏度K(Vldⅳv)使波形的波峰和波谷都限制在屏幕范围 内,读出波形上任意两点间的垂直距离ydv),就可计算出两点的电压差 若两点正好分别取波峰和波谷,则测出的电压为该信号的峰峰值U。若两点分别在波 峰(或波谷)和中线,则测出的电压为峰值U=U/2。若信号为简谐波,其有效值为 UPP b.用示波器测周期和频率 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 （2） DS1152D-EDU 示波器调节出稳定波形的步骤 以被测信号接入 CH1 通道为例说明，可采用两种方法。 方法一，自动设置方法 a. 将被测信号接入 CH1 通道，按一下 CH1 按钮使 CH1 通道工作，CH1 按钮的 绿色背景灯点亮。 b. 按 AUTO 键，等待若干秒至波形稳定地显示出来。 方法二，手动设置方法（在采用方法一无法得到稳定波形时，需进行手动设置） a. 按 CH1，屏幕右侧显示 CH1 菜单，耦合方式选“接地”。 b. 调垂直部分的 POSITION 旋钮，将 CH1 扫描线调至屏幕中央，屏幕左侧的黄 色三角形箭头指在相同位置。 c. 耦合方式选“交流”，调节电压灵敏度 SCALE 旋钮，使被测波形的上下边界 均限制在屏幕范围内。 d. 按触发部分的 MENU 按钮显示触发菜单，触发源选 “CH1”，触发耦合模式 选择交流“AC”。 e. 调节触发电平 LEVEL 旋钮，使触发电平在被测信号的峰峰值之间，显示波 形稳定。 f. 调节水平部分的扫描速度 SCALE 旋钮，使屏幕上显示若干个波形，以便观 察和测量。 （3） 用示波器测量电学量 用示波器可以测定交流信号的电压、频率、周期等多种参数。 a.用示波器测电压 调出稳定波形，调节电压灵敏度 K（V/div）使波形的波峰和波谷都限制在屏幕范围 内，读出波形上任意两点间的垂直距离 y(div)，就可计算出两点的电压差 U Ky y (V) （3） 若两点正好分别取波峰和波谷，则测出的电压为该信号的峰峰值 U pp 。若两点分别在波 峰（或波谷）和中线，则测出的电压为峰值 / 2 U U p pp 。若信号为简谐波，其有效值为 / 2 2 / 2 2 / 2 U U Ky U pp pp p （4） b. 用示波器测周期和频率
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 调出稳定波形,调节扫描速度l(s/div)使屏幕上显示不少于一个完整的波形,读 出波形上任意两点间的水平距离ldⅳv),就可计算出两点的时间差 若两点正好处在相邻的两个波峰(或波谷)处,则测出的时间为波形的周期T。其倒数 就是波形的频率 f=lT=lol 注意:测电压(或时间)时需按下电压灵敏度(或扫描速度)按钮,使屏幕上的微 调指示符号“>”消失,否则算出的电压(或时间)是错误的 (4)用示波器观察李萨如图形 在水平(x)和垂直(y)方向分别加上频率为、f,的两个简谐信号,屏幕上将描 画出这两个信号的正交合成振动图形,这种图形称为李萨如图形,其形状与两个信号的 频率和相位差有关。若两个简谐信号的频率比为简单整数比mn(m,n=1,2,3…),且 两信号相位差Δφ保持不变,则屏上会显示稳定的李萨如图形,下表中的图形都在相位 差为90°的情况下获得。在水平和垂直方向上各画一条不通过李萨如图形中任何一个交 点的直线,设水平线和垂直线与李萨如图形的交点数分别为m和n,则有 (7) 若其中一个频率已知,则可用式(7)确定另一个未知频率的数值 表1李萨茹图形 图形 2 4 6 6 f/f=m/n 2/1 其他实验设备 包括(1)DG1022型双通道信号发生器,(2)DM3051型5-3/4位数字万用表,使用方法请参 阅教材。 安全注意事项 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 调出稳定波形，调节扫描速度 0 t （s/div）使屏幕上显示不少于一个完整的波形，读 出波形上任意两点间的水平距离 l(div)，就可计算出两点的时间差 0 t t l （5） 若两点正好处在相邻的两个波峰（或波谷）处，则测出的时间为波形的周期 T。其倒数 就是波形的频率 0 f T t L 1 1 （6） 注意：测电压（或时间）时需按下电压灵敏度（或扫描速度）按钮，使屏幕上的微 调指示符号“>”消失，否则算出的电压（或时间）是错误的。 （4） 用示波器观察李萨如图形 在水平（x）和垂直（y）方向分别加上频率为 x y f 、f 的两个简谐信号，屏幕上将描 画出这两个信号的正交合成振动图形，这种图形称为李萨如图形，其形状与两个信号的 频率和相位差有关。若两个简谐信号的频率比为简单整数比 m/n（m, n =1，2，3…），且 两信号相位差 保持不变，则屏上会显示稳定的李萨如图形，下表中的图形都在相位 差为 90°的情况下获得。在水平和垂直方向上各画一条不通过李萨如图形中任何一个交 点的直线，设水平线和垂直线与李萨如图形的交点数分别为 m 和 n，则有 f y / f x m / n （7） 若其中一个频率已知，则可用式（7）确定另一个未知频率的数值。 表 1 李萨茹图形 图 形 m 2 2 4 6 6 n 4 2 2 2 4 y x f f m n 12 11 21 31 32 [ 其他实验设备 ] 包括（1）DG1022 型双通道信号发生器，（2）DM3051 型 5-3/4 位数字万用表，使用方法请参 阅教材。 [ 安全注意事项]
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 使用过程中注意信号端口的标识,不要接错。 2.若将电压信号直接接入数字万用表的电流通道,极易损坏万用表。 I实验内容及步骤 参阅讲义和说明书,熟悉示波器各调节按键和旋钮的名称、功能。掌握调出稳定 波形的方法,并用原理(一)4部分的三个标准判断波形是否稳定 2.测量交流信号的幅度 (1)用函数信号发生器产生正弦波,用示波器测量波形的电压峰峰值U,用数 字万用表测量波形的电压有效值 (2)正弦信号的频率分别取100Hz、1kH、10kHz、100kHz、1MHz、10MHz, 用示波器测量波形的峰峰高度y和电压灵敏度K(V/div),计算电压的峰 峰值U。和有效值U′。 (3)在单对数坐标系中作示波器的测量结果U与数字万用表的测量结果U随 频率∫的变化关系曲线,进行比较并说明两者存在差异的原因 3.测量交流信号的周期和频率 (1)正弦信号频率分别取100Hz、1kHz、10kHz、100kH、1MHz、10MHz,用 示波器测量一个周期的长度L和扫描速度,计算信号的周期T和频率∫。 (2)用数字万用表的频率测量功能测量交流信号的频率∫’,并与示波器的测量 结果∫作比较,说明两者有差异的原因 4.观察李萨如图形 (1)用双通道信号发生器产生两个正弦波,分别接示波器的CH1通道和CH2通 道,用x-y示方式观察李萨如图形。 (2)取CH1的频率为1kHz,改变CH2信号的频率和两者的相位差,观察并记录 波形,找出交点数m和n,并计算相应的频率。取五种频率比,每种频率下 取0、45°、90°三种相位差。 5.用示波器观测示波器训练模板各输出端口的波形、电压峰峰值和频率。 (1)采用示波器专用探头,衰减系数取“κ1”,调节探头补偿旋钮,使标准信号的 显示波形如图9(b)所示则补偿正确,若出现图9(a和c)的图形,则补偿不正确 (2)测量出示波器训练模板输出的14种不同信号的波形、峰峰值Up和周期T(或 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 1. 使用过程中注意信号端口的标识，不要接错。 2. 若将电压信号直接接入数字万用表的电流通道，极易损坏万用表。 [ 实验内容及步骤 ] 1. 参阅讲义和说明书，熟悉示波器各调节按键和旋钮的名称、功能。掌握调出稳定 波形的方法，并用原理（一）.4 部分的三个标准判断波形是否稳定。 2. 测量交流信号的幅度 （1） 用函数信号发生器产生正弦波，用示波器测量波形的电压峰峰值 U pp ，用数 字万用表测量波形的电压有效值 Ueff 。 （2） 正弦信号的频率分别取 100Hz、1kHz、10kHz、100kHz、1MHz、10MHz， 用示波器测量波形的峰峰高度 pp y 和电压灵敏度 K（ V/ div），计算电压的峰 峰值 U pp 和有效值 U 。 （3） 在单对数坐标系中作示波器的测量结果 U 与数字万用表的测量结果 Ueff 随 频率 f 的变化关系曲线，进行比较并说明两者存在差异的原因。 3. 测量交流信号的周期和频率 （1） 正弦信号频率分别取 100Hz、1kHz、10kHz、100kHz、1MHz、10MHz，用 示波器测量一个周期的长度 L 和扫描速度 0 t ，计算信号的周期 T 和频率 f。 （2） 用数字万用表的频率测量功能测量交流信号的频率 f ，并与示波器的测量 结果 f 作比较，说明两者有差异的原因。 4. 观察李萨如图形 （1） 用双通道信号发生器产生两个正弦波，分别接示波器的 CH 1 通道和 CH 2 通 道，用 x y 显示方式观察李萨如图形。 （2） 取 CH1 的频率为 1kHz，改变 CH2 信号的频率和两者的相位差，观察并记录 波形，找出交点数 m 和 n，并计算相应的频率。取五种频率比，每种频率下 取 0、45°、90°三种相位差。 5. 用示波器观测示波器训练模板各输出端口的波形、电压峰峰值和频率。 （1）采用示波器专用探头，衰减系数取“x1”，调节探头补偿旋钮，使标准信号的 显示波形如图 9（b）所示则补偿正确，若出现图 9（a 和 c）的图形，则补偿不正确。 （2）测量出示波器训练模板输出的 14 种不同信号的波形、峰峰值𝑈𝑝𝑝和周期𝑇（或
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验A5用示波器测量交流信号的基本参数 频率f)。 (a)过补偿 (b)正确补偿 (c)欠补偿 图9示波器探头补偿状态 数据记录及处理 2.测量交流信号电压 K U’=U/2 √2 (Hz) (m V/div) chru-Ugluo 10k 100k IM 10M 作U和U随频率∫变化的关系曲线。 中山大学物理学院物理实验教学中心编制,仅用于教学。未经允许,请不要擅自在网络上传播 2016年02月19日更新
中山大学《大学物理实验》课程报告模板 实验 A5 用示波器测量交流信号的基本参数 中山大学物理学院物理实验教学中心编制，仅用于教学。未经允许，请不要擅自在网络上传播。 Page / 2016 年 02 月 19 日更新 频率𝑓）。 （a）过补偿 （b）正确补偿 （c）欠补偿 图 9 示波器探头补偿状态 [ 数据记录及处理 ] 2．测量交流信号电压 f (Hz) pp y (div) K (mV/div) U Ky pp pp (V) 2 2 U Upp (V) Ueff （V） U U U eff eff 100 1k 10k 100k 1M 10M 作 U 和 Ueff 随频率 f 变化的关系曲线
