用示波器測量時間.doc

《用示波器測量時間.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、實驗報告PB06013212王主光實驗題目：用示波器測量時間實驗?zāi)康模毫私馐静ㄆ鞯幕驹砗徒Y(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)使用示波器觀察波形和測量信號周期及其時間參數(shù).實驗原理：1．示波器的基本結(jié)構(gòu)示波器的結(jié)構(gòu)如圖3.2.2-1所示,由示波管（又稱陰極射線管）、放大系統(tǒng)、衰減系統(tǒng)、掃描和同步系統(tǒng)及電源等部分組成.為了適用于多種量程,對于不同大小的信號,經(jīng)衰減器分壓后,得到大小相同的信號,經(jīng)放大器放大后產(chǎn)生最大約20V左右的電壓送至示波管的偏轉(zhuǎn)板.示波管是示波器的基本構(gòu)件,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏三部分組成,被封裝在高真空的玻璃管內(nèi),其結(jié)構(gòu)如圖3.2.2-2所示.電子槍是示波管的核心部分,它由陰極、柵極和陽極構(gòu)

2、成.（1）陰極——陰極的射線源：由燈絲（F）和陰極（K）構(gòu)成,陰極表面涂有脫出功較低的鋇、鍶氧化物,燈絲通電后,陰極被加熱,大量的電子從陰極表面逸出,在真空中自由運(yùn)動從而實現(xiàn)電子發(fā)射.（1）柵極——輝度控制：由第一柵極G1（又稱控制級）和第二柵極G2（又稱前加速級）構(gòu)成,柵極是一個頂部有小孔的金屬圓筒,它的電位低于陰極,具有反推電子的作用,只有少量電子能通過柵極,調(diào)節(jié)柵極電壓可控制通過柵極的電子束的強(qiáng)弱,從而實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié).在G1的控制下,只有少量電子通過柵極,G2與A2相連,所加電位比A1高,G2的正電位對陰極發(fā)射的電子奔向熒光屏起加速作用.（2）第一陽極——聚焦：第一陽極（A1）呈圓柱形（

3、或圓形）,有好幾個間壁,第一陽極上加有幾百伏的電壓,形成一個聚焦的電場,當(dāng)電子束通過此聚焦電場時,在電場力的作用下,電子匯合于一點,結(jié)果在熒光屏上得到一個又小又亮的光點,調(diào)節(jié)加在A1上的電壓可以達(dá)到聚焦的目的.第二陽極——電子的加速：第二陽極（A2）上加有1000V以上的電壓.聚焦后的電子經(jīng)過這個高壓電場的加速獲得足夠的動能,使其成為一束高速的電子流.這些能量很大的電子打在熒光屏上可引起熒光物質(zhì)發(fā)光.能量越大就越亮,但也不能太大,太大會使發(fā)光強(qiáng)度過大,以致燒壞熒光屏.一般來說,A2上的電壓在1500V左右就可以了.（1）偏轉(zhuǎn)板：由兩對相互垂直的金屬板構(gòu)成,在兩對金屬板上分別加以直流電壓,以控

4、制電子束的位置,適當(dāng)調(diào)節(jié)這個電壓值可以把光點或波形移到熒光屏的中間部位.偏轉(zhuǎn)板除了直流電壓外,還有待測物理量的信號電壓,在信號電壓的作用下,光點將隨信號電壓的變化而變化,形成一個反映信號電壓的波形.（2）熒光屏：熒光屏（P）上面涂有硅酸鋅、鎢酸鎘、鎢酸鈣等磷光物質(zhì),能在高能電子的轟擊下發(fā)光.輝光的強(qiáng)度取決于電子的能量和數(shù)量.在電子射線停止作用之后,磷光要經(jīng)過一段時間才熄滅,這個時間稱為余輝時間.余輝使我們能在屏上觀察到光點的連續(xù)軌跡.自陰極發(fā)射的電子束,經(jīng)過第一柵極（G1）、第二柵極（G2）、第一陽極（A1）、第二陽極（A2）的加速和聚焦后,形成一個細(xì)電子束.垂直偏轉(zhuǎn)板（常稱y軸）及水平偏轉(zhuǎn)

5、板（常稱x軸）所形成的二維電場,使電子束發(fā)生位移,位移的大小,與y偏轉(zhuǎn)板及x偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓有關(guān)：（1）式（1）中的Sy和Dy為y軸偏轉(zhuǎn)板的偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù),Sx和Dx為x軸偏轉(zhuǎn)板的偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù).它們均與偏轉(zhuǎn)板的參數(shù)有關(guān),是示波器的主要技術(shù)指標(biāo)之一.1．示波器顯示波形的原理由式（1）,y軸或x軸的位移與所加電壓有關(guān).如圖3.2.2-3,在x軸偏轉(zhuǎn)板上加一個隨時間t按一定比例增加的電壓Vx,光點從A點向B點移動.如果光點到達(dá)B點后,Vx降到零（圖中坐標(biāo)軸上的Tx點）,那么光點就返回到A點.若此后Vx再按上述相同規(guī)律變化（Vx及Tx相同）,光點會重新由A移動到B.這樣Vx周期性變化

6、（此種變化稱為鋸齒波）,并且由于發(fā)光物質(zhì)的特殊性使光跡有一定保留時間（由熒光屏的發(fā)光物質(zhì)而定）,于是就得到一條“掃描線”,稱為時間基線[圖3.2.2-3（a）].如果在x軸上加有鋸齒形掃描電壓的同時,在y軸上加一正弦變化的電壓[圖3.2.2-3(b)],則電子束受到水平電場和垂直電場的共同作用而呈現(xiàn)二維圖形.為了得到可觀測的圖形,必須使電子束的偏轉(zhuǎn)多次重疊出現(xiàn),即重復(fù)掃描.很顯然,為了得到清晰穩(wěn)定的波形,上述掃描電壓的周期Tx（或頻率fx）與被測信號的周期Ty（或fy）必須滿足,,n=1,2,…（2）以保證Tx軸的起點始終與y軸周期信號固定一點相對應(yīng)（稱“同步”）,波形才穩(wěn)定.否則,波形就不

7、穩(wěn)定而無法觀測.由于掃描電壓發(fā)生器的掃描頻率fx不會很穩(wěn)定.因此,要保證式（2）始終成立,示波器需設(shè)置掃描電壓同步電路,即觸發(fā)電路,如圖3.2.2-1所示,利用它提供一種觸發(fā)信號來使掃描電壓頻率與外加信號同步,從而獲得穩(wěn)定的信號圖形.圖3.2.2-1中設(shè)置了三種同步觸發(fā)方式：外信號觸發(fā)、被測信號觸發(fā)（內(nèi)觸發(fā)）、50Hz市電觸發(fā).實際使用的示波器,由于用途不同,它的示波管及放大電路等也不盡相同.因此,示波器有一