“用示波器和毫伏表测量正弦信号的大小”这个实验的步骤

2025年03月27日 00:26

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示波器的使用
一、实验目的
1. 学习示波器的使用方法；
2. 熟悉信号发生器的使用方法；
3. 初步掌握测量交流信号的幅度、周期及频率的方法；
二、实验原理
1. 用功率函数信号发生器作信号源使用，可以产生正弦波、三角波和方波等多种波形，且幅度、频率皆可调节。正弦信号的波形参数是峰峰值UP-P、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是峰峰值UP-P、周期T及脉宽△。用示波器可以测量正弦波、方波、三角波等多种波形，测量正弦波时注意分清三种值：有效值、峰值、峰峰值及它们的关系。
测量矩形脉冲波形时，注意各参数的物理意义，如图3-1所示。

其中△表示脉冲宽度，UP-P表示脉冲峰峰值，为频率，T为脉冲周期。△与T的比值定义为占空比。
2. 电子示波器是一种信号图形观测仪器，可测出电信号的波形参数。从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（时间扫描速度t/div分档），读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数。
用示波器进行电压测量，就是将被测电压信号输入给示波器，通过在荧光屏上的波形显示来进行定量或定性的分析。图3-2是用示波器测量信号发生器输出的测试电路，图中符号⊙为测试电缆线插头，其外圆是指与仪器外壳相连通的插口底座(与测试线的黑鱼夹连通)，中间的小圆指信号发生器的输出端点或示波器的输入端点（与测试的红鱼夹连通）。接线时，要注意示波器、信号发生器的“共地”连接，即测试线的两黑鱼夹接在一起。
用示波器观测电流波形，可采用间接测量法。即测量被测支路中已知电阻上的电压，根据电阻电压与电流同相位的关系，而得到电流波形。若被测支路中无电阻元件，需要串接一个取样电阻r，如图3-3所示。为了减小取样对原电路的影响，通常取r<<|Z|。当使用示波器同时观察电路中两个信号时，要注意示波器CH1与CH2通道的接地端是相连的，图3-4为示波器同时测试u及i信号的实验电路。

三、实验内容与步骤
1. 示波器与信号发生器的使用
（1）双踪示波器的自检
将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输入插口YA或YB端，然后开启示波器电源，指示灯亮。稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形；通过选择幅度和扫描速度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（1V，1kHz）作比较，如相差较大，请指导老师给予校准。
（2）信号发生器输出电压幅值的测量。将信号发生器输出调为f=1kHz，波形选正弦波。使输出幅值分别为有效值0.1V，1V， 3V（由交流毫伏表读得）。调节示波器Y轴和X轴的偏转灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，记入表3-1。
表3-1 信号发生器输出电压幅值的测量

交流毫伏表读数
所测项目正弦波信号幅值的测定

0.1V
1V
3V

示波器“V/div”位置

峰—峰值波形格数

峰—峰值

计算所得有效值

（3）示波器测量信号的频率。将示波器接入信号发生器输出端，信号发生器输出调为幅值等于2V，波形选方波，频率分别为200Hz、1650Hz、5kHz（由信号发生器频率显示读出）。用示波器测出被测信号的频率，结果记入表3-2。
表3-2??????? 信号发生器输出频率的测量

信号发生器输出频率 200Hz
1650Hz
5000Hz

示波器测量
示波器“t/div”档位

一个周期占有的格数

信号周期（s）

计算所得频率（Hz）

（4）从功率函数信号发生器输出矩形脉冲波，用示波器观测波形。将结果填入表3-3。
表3-3? 示波器观察波形参数表

输入信号示波器主要旋钮位置
观察波形

矩形脉冲波△＝2，f = 100kHz，UP-P=2V?

四、实验仪器与设备
1. 双踪示波器
2. 函数信号发生器
3. 交流毫伏表
4. DMS综合实验箱
5. 数字式万用电表
五、预习与思考题
1. 按给定的频率，计算出周期T。
2. 示波器面板上“t/div” 和“V/div”的含义是什么？
3. 观察本机“标准信号”时，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要求为五格，试问Y轴电压灵敏度应置于哪一档位置？“t/div”又应置于哪一档位置？
六、实验注意事项
1. 示波器的辉度不要过亮。
2. 调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。
3. 调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。
4. 作定量测定时，“t/div” 和“V/div” 的微调旋钮应旋置“标准”位置。
5. 为防止外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连（称共地）。
七、实验报告要求
1. 用坐标纸绘出实验显示的各种波形。
2. 回答思考题。

3. 实验的收获、体会东莞市莞城中赛电子仪器经营部

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