示波器使用實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討

[摘要]介紹示波器使用的教學(xué)方法。從觀察現(xiàn)象入手,講解示波器的調(diào)節(jié),使學(xué)生加深對示波器工作原理的理解,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

[關(guān)鍵詞]示波器調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào):G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0820129-01

示波器是一種常用的電子測量儀器,它能夠直接觀察和顯示被測信號(hào)波形及某些變化過程和特性。利用示波器可以進(jìn)行電壓、頻率、相位差及其他物理量的測量。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中有多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都要用到示波器,因此在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“示波器的使用”中學(xué)習(xí)并掌握好示波器的使用,可以為后續(xù)實(shí)驗(yàn)或電類學(xué)生的電子電路實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在多數(shù)教材中,示波器的實(shí)驗(yàn)原理主要圍繞原理框圖的4個(gè)部分加以敘述,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前雖然有預(yù)習(xí),但在實(shí)際操作中會(huì)發(fā)現(xiàn),示波器面板上的開關(guān)、按鍵、旋鈕有很多個(gè),往往無從下手,不知道該如何調(diào)節(jié)。因此要能讓學(xué)生盡快掌握好示波器的調(diào)節(jié)可做好以下講述。

一、簡單介紹示波器原理框圖

由于教材中已有詳盡敘述,老師不必每一部分都去說明。要著重強(qiáng)調(diào)的是“偏轉(zhuǎn)板上加交變電壓,電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成波形”。讓學(xué)生在操作過程中體會(huì)這句話的含義,并且能夠掌握示波器的掃描方式(工作方式)運(yùn)用。如觀察信號(hào),示波器處于內(nèi)掃描方式,水平偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒波掃描信號(hào)電壓;調(diào)節(jié)李薩如圖形,示波器處于外掃描方式(X-Y方式),水平偏轉(zhuǎn)板上加正弦波信號(hào)電壓。了解偏轉(zhuǎn)板上信號(hào)情況才能針對屏幕上的現(xiàn)象有目的的去調(diào)整。

二、要求學(xué)生做好示波器使用前開機(jī)準(zhǔn)備工作

示波器面板上各開關(guān)、按鍵、旋鈕調(diào)到要求位置,屏幕上顯示清晰的掃描線。做開機(jī)準(zhǔn)備工作時(shí)可對照儀器面板說明書,體會(huì)一些常用開關(guān)、按鍵、旋鈕的作用,如輝度、聚焦、位移、X-Y等。只有做好示波器開機(jī)準(zhǔn)備工作,使用時(shí)才能夠更容易調(diào)節(jié),避免某一條件的缺失,導(dǎo)致示波器屏幕上就無法正常顯示。

三、輸入信號(hào),調(diào)節(jié)示波器

示波器面板上各開關(guān)、按鍵、旋鈕有很多個(gè),輸入信號(hào)之后需要調(diào)節(jié)示波器才會(huì)出現(xiàn)波形,通常我們采取的操作步驟是:

1.調(diào)節(jié)波形幅度

所用到的是VOLTS/DIV(輸入靈敏度選擇)開關(guān)。此開關(guān)在開機(jī)準(zhǔn)備工作時(shí)要求處于5V/DIV位置(最左邊一檔),調(diào)整時(shí)只能順時(shí)針逐檔調(diào)節(jié)。隨著靈敏度的增大(開關(guān)指示數(shù)值的倒數(shù))屏幕上波形幅度也是逐檔增大。VOLTS/DIV(輸入靈敏度選擇)開關(guān)相當(dāng)于示波器原理框圖中的衰減器,它控制的是加在垂直偏轉(zhuǎn)板上電壓的大小。通過此開關(guān)調(diào)節(jié)使波形幅度處于屏幕內(nèi)部顯示,盡量大一些不要超出屏幕。

2.調(diào)節(jié)波形疏密

所用到的是TIME/DIV(掃描速率選擇)開關(guān)。此開關(guān)的作用是改變加在水平偏轉(zhuǎn)板上鋸齒波掃描信號(hào)的頻率。在教材中有個(gè)式子fy/fx=n,式中fy是需要觀察信號(hào)的頻率,通常是固定不變的,fx是鋸齒波掃描信號(hào)的頻率,可通過TIME/DIV(掃描速率選擇)開關(guān)改變。fx改變比值n即發(fā)生變化,比值n是在屏幕上觀察到波形的周期數(shù)目,顯然波形的疏密程度就發(fā)生變化。通過此開關(guān)適當(dāng)增大或降低鋸齒波掃描信號(hào)的頻率就可以在屏幕上得到合適周期數(shù)目的波形(通常2～3個(gè)周期)。

3.調(diào)節(jié)波形穩(wěn)定

4.波形穩(wěn)定指出現(xiàn)在屏幕上的波形不會(huì)發(fā)生向左或向右的連續(xù)移動(dòng)。

要使波形能夠穩(wěn)定下來,跟示波器使用的“觸發(fā)方式”、“觸發(fā)源”及“觸發(fā)電平”選擇有關(guān)。示波器使用得好,實(shí)際上就是合理運(yùn)用觸發(fā)方式、觸發(fā)源來觀察信號(hào),在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中不必過分要求學(xué)生掌握。只要能做到電平鎖定(開機(jī)準(zhǔn)備時(shí)要求“觸發(fā)方式”-自動(dòng),“觸發(fā)源”-內(nèi),“觸發(fā)電平”-鎖定)的特殊掃描方式,通過前面兩步操作波形就會(huì)穩(wěn)定。

雖然示波器面板上各開關(guān)、按鍵、旋鈕有很多,但在觀察信號(hào)調(diào)節(jié)示波器時(shí)實(shí)際只用到兩個(gè)基本開關(guān)就能調(diào)出波形。通過理解示波器的工作原理,學(xué)生根據(jù)實(shí)際觀察到的現(xiàn)象——幅度大或小,波形疏或密——來采取對應(yīng)的調(diào)節(jié)。調(diào)好波形后結(jié)合教材的介紹,進(jìn)一步了解示波器上其他開關(guān)、按鍵、旋鈕的作用就能加深對示波器工作原理的理解,很快掌握好示波器的使用。

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[3]楊聯(lián)春,“示波器使用”教改初探[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2000,(01).

作者簡介:

邰貴江(1972-),男,貴州省貴陽市人,實(shí)驗(yàn)師,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理。