实验中如何熟练使用示波器

第２７卷增刊　２００６矩　玉林师范学院学报（高教研究专辑）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＹＵＬＩＮ　ＴＥＡＣＨＥＲＳ－￣ＯＬＬＥＧＥ（Ｈｉｇｈｅｒ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ）　实验中如何熟练使用　示波　器　口吴怀选　（广东药学院电子物理教研室助理实验师　广东广州５１０００６）　【摘　要】示波器是实验室的重要电子仪器之一，用好它可以为大型电子钗　器的使用打下良好　的基础。本文就示波器的结构原理和使用方法做详细的探讨，以朗抛砖引玉，努力提高学生在实验中　的动手能力。　【关键词】示波器；使用方法；结构原理　【中图分类号】Ｇ６４２．０【文献标识码】Ａ【文章编号】１００４—４６７１（２００６）Ｏ０—０１０２—０３　Ｈｏｗ　ｔｏ　Ｕｓｅ　Ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｐｈ　ｉｎ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｒｌｍｅｎｔ　ＫｉｌＩＩ￣ｎｔ　Ｓｋｉｌｌｆｕｌｌｙ［Ｕｌｌｙ　ＷＵ　Ｈｕａｉ．ｘｕａｎ　（Ａｓｓｉｓｔａｎｔ　Ｌａｂ　Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｓｔａｆｆ．　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＰｈａｒｍａｃｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１０００６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｐｈｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｐｐａｒａｔｕｓｅｓｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．　Ｍａｋｉｎｇｇｏｏｄｕｓｅｏｆｉｔｗｉｌｈｅｌｐｍｕｃｈｉｎｕｓｉｎｇｏｔｈｅｒｌａｒｇｅ・・ｓｃａｌｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ．　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ｔｒｙｍｇ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｅ　Ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｐｈ’Ｓ　ｕｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｈｔｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ．Ａｔ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｉｔ　ａｉｍｓ　ａｔ　ｉｍｐｒｏｖｉｎ￣；ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｎｉ　ｈｂｏｍｔｏｒｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｐｈ；ｕｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｍｐｏｓｉｎｇ　日　波器是实验和教学的重要仪器之一，　它能直接观察电压的波形，并能够测　量多种物理量的电子仪器，如电压幅　值、电流波形、频率、电视信号测量等。然而实　验教学证明，真正能够熟练地使用示波器并不容　输入　内　易。究其原因有两个方面：一方面示波器的功能　ｒ　键繁多，短时间难以熟悉每个操作键的功能。另　一方面是示波器的工作原理不清楚，以至使用过　．－—１校准　Ｉ．．．．．．．．．．．一　程存在盲目和无目的操作　为解决实际问题，本　图１示波器结，陶组成框图　文就示波器的结构、原理和使用方法作详细的探　其中示波管是示波器的核心，它由电子、偏转　讨。　系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，　１、示波器的结构　能将电信号转换为光信号　如图２所示。　示波器通常是由示波管（ＣＲＴ）、扫描与　下面分述各部分的原理：　同步系统、ｘ轴和Ｙ轴的放大和衰减系统以及电　１．１电子　源四部分组成，如图１所示。　电子由灯丝（Ｆ）、阴极（Ｋ）、栅极（Ｇ１）、　维普资讯 http://www.cqvip.com

吴怀选　实验中如何熟练使用示波器　前加速极（Ｇ２）（或称第二栅极）、第一阳极（Ａ１）和第　二阳极（Ａ２）组成。它的作用是发射电子并形成　很细的高速电子柬。灯丝通电加热阴极，阴极受　热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属圆筒，　套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极　发射的电子起控制作用．一般只有运动初速度大　①　图３　＼　，ｒ　＼　１　ｒ　（ｂ）　的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小　孔．奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。　如果在ｘ轴偏转板上加一锯齿形电压，而在　如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管　子截止。调节电路中的Ｗ１电位器，可以改变栅极　电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到　调节亮点的辉度。　１．２偏转系统　偏转系统控制电子射线偏转方向，使荧光屏　上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波　形。图２中，Ｙ１、Ｙ２和Ｘ１、Ｘ２两对互相垂直的偏　转板组成偏转系统。Ｙ轴偏转板在前．ｘ轴偏转板　在后，被测信号经处理后加到Ｙ轴偏转板。两对偏　转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电　场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。　１．３荧光屏　现在的示波管平面通常是矩形平面，内表面　沉积一层磷光材料构成荧光膜，最常用的荧光物　质为Ｐ３１。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。　高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。　２示波器的工作原理　通常情况下，电子信号是时间的函数Ｆ（ｔ），　它随时间的变化而变化。如果在Ｙ轴偏转板上加　上这个电子信号，而在ｘ轴偏转板上不加任何信　号电压，则电子束的亮点在Ｙ轴方向上随时间作　振荡，而在Ｘ轴方向上不动，故能够看到的是一　条垂直的亮线，如图３（ａ）所示。　Ｙ轴偏转板上不加电压，则电子柬的亮点将随此　电压的变化在荧光屏上由左向右水平地作匀速移　动，达到一定位置后，又迅速返回左端的开始位　置，不断的重复，在荧光屏看到的是一条水平的　亮线，如图３（ｂ）所示。如果在Ｙ轴偏转板上加　上被测信号的电压．同时在ｘ轴偏转板上加锯齿　形电压，则电子束的亮点将同时进行Ｙ轴和ｘ轴　方向的两种位移，此时荧光屏上看到的将是亮点　的合成位移图象，即信号的波形图，如图３（Ｃ）　所示　／／，、＼ｔ　／　＼　ｒ　Ｘ　（ｃ）　＼　图３　１　ｒ　ｔ　由此可见，要观察到Ｙ轴偏转板上的信号电　压的波形，必须在ｘ轴偏转板上加一电压，使Ｙ轴　方向上的图形展开，这个过程叫扫描。因此，只　要在示波管的ｘ轴偏转板上加一个与时间变量成　正比的电压，在Ｙ轴加上被测信号（经过比例放　大或者缩小），示波管屏幕上就会显示出被测信　号随时间变化的波形。　测量中被测信号①由“Ｙ”输入端输入（见　图１），经Ｙ轴衰减器适当衰减后送至Ｙ，放大器　（前置放大），推挽输出信号②和③。经延迟级　延迟下，时间，到Ｙ，放大器。放大后产生足够大的　信号④和⑤，加到示波管的Ｙ轴偏转板上。为了　在屏幕上显示出完整稳定的波形，将Ｙ轴的被测　信号⑧引入ｘ轴系统的触发电路，在引入信号的　正（或负）极性的某一电平值产生触发脉　中⑥，　启动锯齿波扫描电路（时基发生器），产生扫描　电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟下，，　为保证Ｙ轴信号到达荧光屏之前ｘ轴开始扫描，Ｙ　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年　玉林师范学院学报（高教研究专辑）　３．３触发　轴的延迟时间应下　大于ｘ轴的延迟时间　。扫描　电压⑦经ｘ轴放大器放大，产生推挽输出⑨和⑩，　加到示波管的ｘ轴偏转板上。至此，示波器就开　３．３．１触发源（Ｓｏｕｒｃｅ）选择　触发源通常有三种：内触发（ＩＮＴ）、电源　始工作了。　３示波器的使用　示波器的类型很多，功能键也不完全相同。　这里讨论主要功能部件的使用和选择。　３．１输入通道和输入藕合选择　３．１．１输入通道选择　测试信号时，首先要将示波器的地与被测电　路的地连接在一起。选择通道１（ＣＨ１）或通道２　（ＣＨ２），将示波器探头插到相应通道插座上，　探头接触被测点。探头上有一双位开关，此开关　拨到“１”位置时，被测信号无衰减送到示波器，　从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。　此开关拨到“１０”位置时，被测信号衰减为１／１０，　然后送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以　１０才是信号的实际电压值。　３．１．２输入耦合方式　输入方式有三种：直流（ＤＣ）、地（ＧＮＤ）、　交流（ＡＣ）。直流耦合为信号提供直接的连接通　路，此时用于测定信号直流绝对值和观测极低频　信号。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器　地”在荧光屏上的位置。交流耦舍用于观测交流　和含有直流成分的交流信号。　３．２水平和垂直偏转因数选择（ＴＩＭＥ／ＤＩＶ、　ＶＯＬＴＳ／ＤＩＶ）　在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移　的距离称为偏移灵敏度，这一定义对ｘ轴和Ｙ轴　都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。在双踪示　波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段　开关。一般按１—２－５方式从５ｍｖ／ＤＩｖ到５ｖ／ＤＩｖ分　为１０档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方　向一格的电压值。例如波段开关置于１Ｖ／ＤＩＶ档　时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入　信号电压变化１Ｖ。时基选择与垂直偏转因数选择　类似。波段选择开关指示值代表光点在水平方向　移动一个格的时间值。例如在　ｓ／ＤＩＶ档，光点在　屏上移动一格代表时间值　ｓ。如果使用这些灵敏　度步进不能调节信号使之能准确的按照要求在屏　幕上显示，那么就可以使用可变（ＶＡＲ）微　制，可变微制能够在卜２—５的步进值之间对　灵敏度进行连续调节。　触发（ＬＩＮＥ）、外触发（ＥＸＴ）。内触发使用被　测信号作为触发信号，是经常使用的一种触发方　式。由于触发信号本身是被测信号的一部分，在　屏幕上可以显示出非常稳定的波形。电源触发使　用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在　测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。外　触发使用外加信号作为触发信号，外加信号从外　触发输入端输入。　３．３．２触发耦合（Ｃｏｕｐ．１ｉｎｇ）方式选择　触发信号到触发电路的耦合方式有多种，　这里介绍常用的几种：Ａｃ耦合、ＤＣ耦合、ＬＦＲ　（或ＨＦＲ）；　Ｔｖ方式。ＡＣ耦舍又称电容耦合。　它只允许用触发信号的交流分量触发，触发信号　的直流分量被隔断。通常在不考虑ＤＣ分量时使　用这种耦合方式，以形成稳定触发。直流耦合　（ＤＣ）不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的　频率较低或者触发信号的占空比很大时，使用直　流耦合较好。低频抑制（ＬＦＲ）触发时，触发信　号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低　频成分被抑制；高频抑制（ＨＦＲ）触发时，触发　信号通过低通滤波器加到触发电路，触发信号的　高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视　同步（ＴＶ）触发。这些触发耦合方式各有自己的　适用范围，需要在使用中去体会。　３．３．３触发电平（Ｌｅｖｅ１）和触发极性（Ｓｌｏｐｅ）　触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与　被测信号同三尹。电平调节旋钮调节触发信号的触　发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电　平时，扫描即被触发。顺时针旋转旋钮触发电平　上升；逆时针旋转旋钮，触发电平下降。当电平　旋钮调到电丘锁定位置时，触发电平自动保持在　触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生　一个稳定的触发。　极性开关用来选择触发信号的极性。拨在　“＋”位置二时，在信号增加的方向上，当触发　信号超过触　己电平时就产生触发。拨在“一”位　置上时，在信号减少的方向上，当触发信号超过　触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共　同决定触发信号的触发点。　（下接ｌ　２ｌ页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

张机，曾志强，刘满元　新型微格教学系统应用的研究　音像带，只能通过这种延时反馈，对受训人员进　过现代网络信息技术可以将多个微格教室连通起　行教学技能的再强化，没能及时反馈课堂效果，　使受训人员不能及时发现和纠正技能培训中出现　的不足，降低了教学的效率。在融入现代信息技　术元素的新型微格教学的技能培训中，可以利用　主控制室中多画面可及时地将进行技能培训的学　生的教态、语态、板书、活动进行分析，多个监　视器监可以看到不同摄像机的拍摄画面，受培训　来并进行相互研讨、观摩。所以，融入现代信息　技术元素的微格教学系统将全面提高微格教学在　培养学生教学技能的效率，达到提高教学效果的　作用　四、结束语　将计算机多媒体技术、网络技术等现代信息　者能及时看到自己的教学行为，获得自我反馈信　技术融入传统的微格教学系统之中，建立一种新　息，对一些不太注意的教学细节如多余的习惯性　型的微格教学系统并运用于微格教学的实践中，　动作、口头禅，经细节放大以后一目了然、印象　对于培养高素质、高技能的师范生和在职教师都　深刻，利于及时修正，收到“旁观者清”的效果，　有着重要的作用。　■　同时专家可以在计算机控制室中进行实时点评，　训练情况以影音文件保存在硬盘上，观摩者在终　【参考文献］　端机上可以共同受益，功能已扩展到远程教育领　１】夏玉宏．利用多媒体网络环境，搞好微格教学ｆＪ１＇商场　域。根据教学评价研讨的需要，可以随意随时播　【放，利于教师掌握教学的个别情况，对比各个训　Ｉ２】谌贻波．微格教学及其应用中的关键环节…．黔东南　练效果，在一定程度上也减轻了指导教师的教学　民族师范高等专科学校学报．２００４（５）　负担，以便腾出更多的时间用于对学生教学行为　【３】夏玉宏．谈我院微格教学实验室的管理－９维护…．中　国科技信息，２００５（１１）　进行评价和指导，提高了培训质量和效率。在多　【４】微格教宝慧聪教育商务网Ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｄｕ　ｓｉｎｏｂｎｅｔ．ｃｏｒｎ／　媒体计算机微格教学系统中，还能够通过电脑的　实时微机控制技术，使主控制台更方便快捷，摄　【收稿日期【责任编辑２００６—０４—２５】　谢文海】　现代化．２００５（９）．　像技术更加完善，教学过程中信息交流更快。通　（上接１０４页）　３．４扫描方式（Ｓｗｅｅｐ　Ｍｏｄｅ）　操作。示波器还有一些比较复杂的操作功能．如　扫描有自动（Ａｕｔｏ）、常态（Ｎｏｒｍ）和单次　延迟扫描、预触发等，限于篇幅这里就不再探讨　（Ｓｉｎｇｌｅ）三种扫描方式。自动：当无触发信号输　了。示波器的使用入门是容易的，真正熟练使用　入，或者触发信号频率低于５０Ｈｚ时，扫描为自激　则要在实践中掌握。　方式。常态：当无触发信号输入时，扫描处于准　■　【参考文献］　备状态，没有扫描线。触发信号到来后，触发扫　１】郑发农主编．物理实验教程【Ｍ】．合肥：中国科学技术大　描。单次：在单次扫描方式下，按单次按钮时扫　【描电路复位，此时　住备好（Ｒｅａｄｙ）灯亮。触发信　号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后，准备　灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬　变信号。　学出版社，２００４．１１３．　【２】阎旭东，许国旺主编．大学物理实验『Ｍ】．北京：科学出版　社．２００３．７５　【收稿日期２００６—０４—０５】　［责任编辑吴】　以上探讨了示波器的基本结构、功能原理及