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实验五示波器的使用

示波器是一种显示各种电压波形的仪器。它利用被测信号产

生的电场对示波管中电子运动的影响来反映被测信号电压的瞬变

过程，由于电子惯性小，荷质比大，因此示波器具有较宽的频率

响应，用以观察变化极快的电压瞬变过程，因而它具有较广的应

用范围。一切能转变为电压信号的电学量〔如电流、电功率、阻

抗等〕和非电学量〔如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、

频率等〕，其随时间的瞬变过程都可以用示波器进行观察和测量

分析。本实验通过用示波器观察各种电信号的波形，测量直流电

压，测量交流信号的电压、周期、频率和位相等参数。了解示波

器的根本结构及工作原理，较熟悉地掌握示波器的调节和使用。

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【实验目的

】

1、了解示波器的结构和原理；

2、掌握示波器的根本操作方法；

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。

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【实验原理

】

示波器的结构与工作原理

示波管的结构示意图如图5-1所示。在灯

丝HH中通以一定的电流将阴极K加热时，

阴极K就有电子发射出来，这些电子穿

过控制栅极G，在加速区（A1、A2、A3）

聚焦、加速后，飞向荧光屏上的P点，

使屏L的荧光物质发光而形成亮点。调

节阳极A2的电压，可以改变A2与A1、

A3之间的电场，以改变电子束的收缩程

度，从而控制荧光屏上光点直径的大小，

图5-1

这个过程称为聚焦。

为了控制荧光屏上亮点的位置，示波管内装有两对相互垂直的偏转板，即X轴〔

X1、X2〕偏转板和Y轴〔Y1、Y2〕偏转板。如果在偏转板上加有电压，电子束

通过偏转板时将受电场力的作用而发生偏转，荧光屏上亮点的位置也随之改变。

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【实验原理

】

如以下图5-2所示，如果在X轴偏转板上加

一锯齿波电压〔Y轴偏转板上不加任何电

压〕，这时荧光屏上的亮点由A匀速地向B

移动，到B后又马上返回A，并不断重复这

一过程。我们把电子射线沿X轴方向从左

到右作匀速的移动过程称为扫描。由于荧

光材料具有一定的余辉时间，于是在荧光

屏上呈现出一条水平的扫描亮线。图5-2

此时再在Y偏转板上加一正弦交流信号电压，如图5-2所示，则电子束不仅受到水

平电场力的作用，而且还受到竖直方向的电场力的作用。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，则荧光屏上可显示出一

个或整数个完整的正弦波波形。由此可见，在X偏转板上加一锯齿波电压的情况

下，示波管荧光屏上所显示的波形就是加在Y偏转板上的待测信号的波形，这就

是示波器显示波形的基本原理。

为了观测幅度不同的信号，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出适中的波形。

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【实验原理

】

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

迹将是两个相互垂直的简谐振动合成的结果。

特别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，这种合振动的图形称为李萨如图形，如表5-1

李萨如图形的形状与X、Y轴输入的正弦交流信号的频率之间有一个简单的关系

式，即

式中f、f分别为X、Y轴输入的两个正弦交流信号电压的频率；N、N分别为X

XYXY

、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，就可用已知

信号电压的频率（如f〕测量未知信号电压的频率（如f）。