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示波器使用方法和测量方法 - Bilibili
声速测量 - Bilibili
我的预习报告：示波器预习报告.pdf
1. 示波器原理及使用方法
主要结构：
由四部分组成：阴极射线示波管、扫描与触发系统、放大系统、电源系统。
工作原理：
被测信号经 Y 轴衰减后送至 Y 放大器，经延迟级后到 Y 放大器，信号放大后加到示波器的垂直偏转板上。
内部输出或 X 轴输入信号在触发信号的调控下进行时基扫描，经过 X 放大后加载在水平偏转板上。
李萨如图形：
X 轴和 Y 轴同时有频率相同或成整数比的两个正弦电压输入，此时电子束同时受到两个方向偏转电压的作用，在荧光屏上显示两个正交谐振动的合成振动图形。
封闭的李萨如图形与水平线相交的点数 $n_x$ 及与垂直线相交的点数 $n_y$ 之间的比值，与两信号频率之比有如下关系：
如果 X 轴和 Y 轴输入信号相同，则产生合成振动图像。
2. 示波器测量方法
（1）电压测量
由于电子束在显示屏上偏转的距离与输入电压成正比，
只要量出被测波形任意两点的垂直间距（格数） $\Delta y$，就可知该两点的电压：
其中 $K$ 为灵敏度（垂直偏转系数）。
若被测信号为简谐电压，则：
（2）时间/周期测量
若观测波形上某点到另一点的时间间隔为 $\Delta t$，
这两点正好是周期性信号相邻的两个同相位点，且间距为 $L$ 格，每格扫描时间为 $t_0$，则：
信号频率为：
实验数据测量表
① Y轴灵敏度校准
| Y轴灵敏度 | 0.5 V/Div | 1 V/Div | 2 V/Div |
|---|---|---|---|
| 格数 Yk | |||
| X轴准位 | |||
| Y轴中间位 | |||
| X轴逆时位 |
② 信号幅值和频率测量
| Y灵敏度 | Y格数 | X灵敏度 | X偏转格数 | Upp | Ue | T | f |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
③ 李萨如图和频率关系
| 图形 | nx | ny | nx:ny | fx | fy:fx | fy |
|---|---|---|---|---|---|---|
3. 声速测量
（1）振幅法
S₁ 发出的声波传播到接收器后，在激起 S₂ 振动的同时又被 S₂ 的端面所反射。
当发送换能器所激发的受迫振动满足空气柱的共振条件时，接受换能器在一系列特定位置上将有最大的电压输出。
当接收器沿声波传播方向由近而远移动时，只要测出各极大值所对应的位置，就可测出波长 $\lambda$。
数据测量：
起始时 $f_1 = \_$ KHz，结束时 $f_2 = \_$ KHz。
| 位置 | 读数/mm |
|---|---|
| L₁ | |
| L₂ | |
| L₃ | |
| L₄ | |
| ... | |
| L₁₀ |
（2）相位法
相位比较法测波长是利用李萨如图形来比较发射器交变电压和接收器电信号之间的相位差。
移动接收器，记下椭圆蜕化为斜直线时换能器的位置。
4. 用示波器测二极管的伏安特性曲线
打开信号源和示波器，调节信号发生器输出信号，选择合适的频率（一般取 100Hz ~ 1kHz）。
示波器打到 X-Y 档，触发耦合放在 DC 位置，即可得到特征曲线。
5. 预习思考题
（1）用示波器读数时，灵敏度微调旋钮必须位于哪个位置？
必须位于 “校准” 位置，否则可以上下左右移动，无法准确读数。
（2）声速测量实验中存在两个共振，分别是什么共振？
① 以压电陶瓷为敏感元件做成的电声换能器 S₁（发送声波）、S₂（接收声波）。
当电信号加在 S₁ 的电端时，换能器端面产生机械振动并在空气中激发声波。
当声波传递到 S₂ 表面时，激发起 S₂ 端面的振动，换能器两个端面发出相同频率的声波。
② S₁ 发出的声波传播到接收器后，在激发起 S₂ 振动的同时又被 S₂ 的端面所反射。
声波将在两平行平面间往返反射，可认为是一个以两端刚性平面为界的空气柱振动。
（3）振幅法测声速主要利用哪个共振？各共振位置之间有什么关系？
振幅法测量声速主要利用 声波在两平行平面之间往返反射 的共振。
可认为这是一个以两端刚性平面为界的空气柱振动问题。
受迫振动空气柱满足共振条件：
其中 $l_0$ 为空气柱有效长度，$\lambda$ 为声波波长，$n$ 为整数。