《传感器测试技术》实验指导书2015.03模板.docx

台州学院 《传感器原理及应用》 《传感器原理与检测技术》 《测试技术》 实验指导书 物理与电子工程学院 2015年 3月 电子示波器简介 一、电子示波器的分类 根据示波器的用途和特点一般分为五类： （ 1）通用示波器：采用单束示波管组成的示波器，包括单踪型（单束管与电子开关组成） 。 2）多束示波器（亦称多线示波器） ：采用多束示波管组成的示波器，在荧光屏上显示的每个波形都是由单独的电子束所产生的。 以上两类根据 y 通道的频带宽度 fB 又分为四种： 简易示波器： f B＜500kHz ，低频示波器： fB=0.5 ～ 1MHZ ，普通示波器： f B=5～ 60Hz，宽带示波器： f B＞60MHz 。 3）取样示波器： 将高频信号以取样的方式转换成低频信号， 然后再用类似通用示波器的方式进行显示。用于观察 300MHz 以上的高频信号及脉宽为几个纳秒的窄脉冲信号。 4）记忆与存储示波器： 它是一种具有存储信息功能的示波器。 将周期现象或缓慢信号长时间的保留在屏幕上或存储于电路中，供分析、比较用。一般将利用记忆示波管实现存储功能的称为记忆示 波器，利用半导体数字存储示波器的称为数字存储示波器。 5）特殊示波器：指能满足特殊用途或具有特殊装置的专用示波器。例如高压示波器等。二、双踪示波器的原理与应用 双踪示波器可同时观察和测定两种不同的信号，广泛地应用于科研和实验中，在我们的实验中是 一台主要应用仪器之一，能否熟练的掌握，会直接影响实验进度及实验的质量。 1．示波器的结构 双踪示波器由下列各主要部分组成： 1）示波管显示部分； 2）垂直通道（ Y 轴系统）； 在门电路之前有两个结构相同的通道 Y A 和 Y B，它们均由 RC 衰减器和前置放大器所组成。在门 电路之后的电路则是公共的，通常由激励放火器，延迟线和后置放大器组成。借助于电子开关控制门 电路的工作，即可根据需要选择显示 Y A 通道， Y B 通道信号。被选中的信号经延时和放大后，控制 Y 轴偏转板。 （ 3）水平通道（ X 轴系统）； 由 X 轴放大器组成，将机内时基发生器（锯齿波发生器）产生的扫描信号或由“ X 轴外接”输入 端进入的信号放大后控制示波管的 X 轴偏转板。 （ 4）扫描部分； 由内触发放大器， 时基触发器组成。在外触发信号或取自 Y 轴通道的信号触发下产生一个线性锯 齿波电压，通过 X 轴放大器放大，使示波管进行 X 轴扫描。 2．偏转灵敏度： 指输入信号在无衰减情况下， 亮点在屏幕上偏转单位长度所需信号电压的峰一峰 值。它反映示波器观察微弱信号的能力。其值愈小，偏转灵敏度愈高。例如 SBM － 10A 型示波器 Y I 轴的最高偏转灵敏度 Sy=10mV ／ cm。 一般示波器的灵敏度为每厘米若干毫伏的数量级。 3．输入阻抗： 用在示波器输入端测得的直流电阻值 Ri 和并联的电容值 Ci 分别给出。 希望阻值大， 电容值小。 它对使用者提供了示波器输入电路对被测电路产生影响的依据。 4．扫描速度：无扩展情况下，亮点在屏幕X 轴方向扫描时移动单位长度所表示的时间。扫描速 度愈高， 表明示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力愈强。 反之， 为了观察慢变化的信号， 则要求示波器具有较低的扫描速度。 所以示波器扫描速度的范围愈宽愈好。 例如， SBM-10A 型示波器 的扫描速度范围为 0． 05μ s／ cm，还是比较宽的。 三、波形显示原理 1．电子束沿 Vy 与 V x 作用的合成方向运动： 因为电子来沿垂直和水平两方向的运动是相互独立的， 打在荧光屏上亮点的位置取决于同时加在垂直和水平偏转板上的电压。当示波管的两对偏转板上不加 任何信号时（或两对板分别为等电位） ，亮点则打在荧光屏的中心位置。 若仅在 Y 轴偏转板加上一个随时间变化的电压 V ，，例如正弦波电压，则电子束沿垂直方向运动， 其轨迹为一条垂直线。若仅在 X 轴偏转板上加正弦波电压 Vx ，电子束则沿水平方向运动，轨迹为一 条水平线。在 Y 轴和 X 轴同时加同一正弦波电压时（即 V y＝ V x），两者合成作用结果是：其轨迹为一 条斜线。线条的两个端点分别对应偏转电压正负半周的峰值。如果所加信号的频率在 15Hz 以上，这 时由于人眼视觉暂留，及荧光屏的余辉时间所致，光点的轨迹便形成一条亮线。可见，上述几种情况 都不能显示被测信号 V y 的波形。为了显示 V y 的波形，必须在 Y 轴偏转板加有 V y 信号的同时，在 X 轴偏转板加上随时间线性变化的扫描电压（锯齿波形电压） 。 2．扫描一时间基准：在 X 轴偏转板加上线性扫描电压时，电子束在屏幕上按时间沿水平方向展 开，形成时间基线，理想的锯齿波电压如图 1． 3－4（ a）所示。当仅在 X