示波器的使用及测量相位差
摘要:示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号输入和放大系统、同步系统以及电源五部分组成。用示波器可以观察电信号波形以及测量电压、频率和相位差等。本文就是主要介绍如何利用示波器测量两个正弦电压的相位差,主要采用李萨如图形法和双踪法。
关键词:示波器 测量 相位差 李萨如图法 双踪法
实验目的:1. 了解示波器的结构和原理。
2.掌握示波器各旋钮、按钮、按键的作用和使用
方法
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。
3.学会用示波器采用李萨如图法和示踪法测量相位差。
4. 能对实验结果进行
分析
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,比较各种测量方法的优缺点,对实验数据进行不确定度处理,写出合格的实验报告。
(1) (2)
实验原理:示波器的工作原理:示波器一般由示波管、扫描信号发生器、信号输入和放大系统、同步系统以及电源五部分组成。示波器内有电子枪,电子枪发射电子束经Y轴偏转板或X轴偏转板会发生偏转,从而打在荧屏上。人们可以根据显示在荧屏上波的形状、幅度来判断信号源的电压、频率等的大小。
用示波器测量相位差的原理:(1)用李萨如图法测量。使示波器工作在X-Y方式,分别把两个信号输入到X偏转板和Y偏转板,然后移相,则得到如图所示的李萨如图(1).从示波器屏幕上读出A和B的值(格数),则信号的相位差为
(2)双踪法。使示波器工作在扫描工作方式,选择交替显示,调节两条扫描线重合。把两待测信号通过示波器的两个输入通道输入,得到如上图(2)图所示,读出一个信号周期T所占的格数n(T)及
的对应格数n(
),则相位差
实验内容与步骤:(一)测量正弦电压的电压和频率、周期
(1) 首先将示波器的各个旋钮的功能和用法弄清楚。
(2) 第二,将示波器的各个旋钮调到实验所需的正常状态,然后使之处于工作状态。
(3) 第三,用信号发生器作为信号源,调节输出电压峰峰值为2V,频率为10kHZ,其输出信号接在CH1信号输入端上。
(4) 调节扫描时间旋钮和CH1的信号输入衰减值,正确选择同步信号,是得到清晰、稳定的正弦波形。
(5) 记录波形在竖直方向的幅度Y,一个周期信号波形在水平方向的幅度X,还有扫描时间,电压灵敏度。
(6) 改变输出信号,改为接在CH2信号输入端上,类似上面的步骤在测。
(7) 将所得的数据整理成如下
表
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1.10。
(二)测量两个正弦波电压的相位差
李萨如图形法
调节好示波器,使之工作在X-Y方式。
分别以频率为500HZ ,1000HZ,1500HZ的两个信号频率输入到X,Y偏转板。
通过移相的方法使两信号的相位差稳定在某一固定值,得到如上图(1)所示的李萨图形。
从示波器屏幕上读出A和B的值
将数据整理成表格1.11
双踪法
使示波器工作在扫描工作方式,选择交替显示,调节两条扫描线重合。
分别以频率为500HZ ,1000HZ,1500HZ的两个信号频率输入到X,Y偏转板,得到如(2)图所示的图
从图中读出一个信号周期T所占的格数n(T)的对应格数n()
将数据整理成表格1.12
数据处理及结果
(一)测量正弦电压的电压和频率、周期
X
Y
扫描时间
电压灵敏度
测量值U
(v)
有效值U’
(v)
周期(s)
测量的频率
(KHZ)
信号源频率(KHZ)
A(CH1)
5.00
4.00
20us/格
0.5V/格
2.00
0.710
10.00
10.00KHZ
B(CH2)
5.00
4.00
20us/格
0.5V/格
2.10
0.740
1.00
1.00KHZ
表1.10
(二)测量两个正弦波电压的相位差
频率
A
B
参考值
百分差
500HZ
4.0
2.8
44.43
1.3%
1000HZ
4.0
2.8
44.43
1.3%
1500HZ
4.0
2.8
44.43
1.3%
表1.11
频率
n(t)
n(T)
参考值
百分差
500HZ
0.5
4.0
0.0%
1000HZ
0.6
5.0
4.0%
1500HZ
0.8
6.4
0.0%
表1.12
误差分析:测量正弦电压的电压和频率、周期时,测X、Y时数格数时容易出现误差。测量两个正弦波电压的相位差时,系统的仪器的不精准而产生的误差和数格、读数时也会造成误差。
实验总结:
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。可见,懂得使用示波器是多么重要。通过这次实验我了解了示波器的内部结构和其工作原理。通过操作,基本清楚了示波器各旋钮、按键的作用。在测量电压、频率、相位差的时候,我明白了实验严谨性是多么重要,无论是在操作和读数上都要细心,只有带着严谨的科学态度才能成功的做好每一个实验。
参考文献: 【1】岳优兰编1普通物理实验 [M]1郑州大学出版社 2002
【2】李恩普等编 1大学物理实验[M] 国防工业出版社 2004
【3】王荣编1大学物理实验[M] 国防科技大学出版社 2002
【4】杨述武等主编,普通物理实验(第四版).北京:高等教育出 版社,2007
【5】王殿元 大学物理实验 .北京:北京邮电大学出版社,2004