淺析示波器在電子測量中的使用方法

【摘要】測量是指人們對客觀事物取得數(shù)量概念的認(rèn)識過程，是人們認(rèn)識和改造自然界的一種不可缺少的手段。在電子測量中，示波器是一種不可缺少的測量儀器，是利用電子示波管來顯示被測信號波形的一種電子測量儀器。示波器能夠把人類肉眼無法直接觀測的電信號，轉(zhuǎn)換成人類肉眼可以看見的波形，并顯示于屏幕上，以便于對信號進(jìn)行直觀、定性、定量的觀測，它所提供的直觀視覺效果是其他儀器無法替代的。

【關(guān)鍵詞】電子測量;示波器;測量方法

科學(xué)的進(jìn)步，生產(chǎn)的發(fā)展與測量理論、技術(shù)、手段的發(fā)展和進(jìn)步是相互依賴、相互促進(jìn)的。測量是指人們對客觀事物取得數(shù)量概念的認(rèn)識過程，是人們認(rèn)識和改造自然界的一種不可缺少的手段。在自然界中，對于任何被研究的對象，若要定量地進(jìn)行評價，必須通過測量來實現(xiàn)，測量是技術(shù)生命的神經(jīng)系統(tǒng)。如今，電子測量技術(shù)已成為電子科學(xué)領(lǐng)域重要而且發(fā)展迅速的分支，對整個電子技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動作用。

電子測量是指以電子技術(shù)理論為依據(jù)，電子測量儀器和設(shè)備為手段，對各種電量、非電量、電信號以及電子元器件的特性和參數(shù)進(jìn)行的測量。在電子測量中，示波器是一種不可缺少的測量儀器。示波器是利用電子示波管來顯示被測信號波形的一種電子測量儀器?！鞍俾劜蝗缫灰姟保静ㄆ髂軌虬讶祟惾庋蹮o法直接觀測的電信號，轉(zhuǎn)換成人類肉眼可以看見的波形，并顯示于屏幕上，以便于對信號進(jìn)行直觀、定性、定量的觀測，它所提供的直觀視覺效果是其他儀器無法替代的。

一、示波器的選擇

可以根據(jù)被測信號的特性來選擇。

1.定性觀察頻率不高的一般周期性信號，可選用普通示波器或簡易示波器。

2.觀察非周期信號、寬度很小的脈沖信號，應(yīng)選用具有觸發(fā)掃描或單次掃描的寬帶示波器。

3.觀察快速變化的非周期性信號，應(yīng)選用高速示波器。

4.觀察頻率很高的周期性信號，可以選用取樣示波器。

5.觀察低頻緩慢變化的信號，可選用長余輝、慢掃描示波器。

6.需要對兩個信號進(jìn)行比較時，應(yīng)選用雙蹤示波器;需要對兩個以上信號比較時，則選用多蹤示波器或多束示波器。

7.若被測信號為一次性過程或復(fù)雜波形，需將被測信號存儲起來，以便進(jìn)一步分析、研究，可選用存儲示波器。

二、需要注意的事項

1.選擇合適的電源，并注意機(jī)殼接地。使用前要預(yù)熱幾分鐘再調(diào)整各旋鈕。

2.經(jīng)過探極衰減后的輸入信號切不可超過示波器允許的輸入電壓范圍，并應(yīng)注意防止觸電。

3.通電預(yù)熱后再調(diào)整各旋鈕，同時注意各旋鈕應(yīng)先大致旋在中間位置。

4.根據(jù)需要，選擇合適的輸入耦合方式。

5.輝度要適中，不宜過亮，且亮點(diǎn)不能長時間停留在同一點(diǎn)上，特別是暫時不觀測波形時，更應(yīng)該將輝度調(diào)暗，以免縮短示波管的使用壽命。

6.聚焦要合適，不宜太散或過細(xì)。

7.測量前要注意調(diào)節(jié)“軸線校正（TRACE ROTATION”）旋鈕，使熒光屏刻度軸線與顯示波形的軸線平行。

8.盡量在熒光屏有效尺寸內(nèi)進(jìn)行測量。

9.探極要與示波器配套使用，不能互換，且使用前要校正。

10.波形不穩(wěn)定時，通常按“觸發(fā)源”、“觸發(fā)耦合方式”、“觸發(fā)方式”、“掃描速度”、“觸發(fā)電平”的順序進(jìn)行調(diào)節(jié)。

三、示波器測量方法

1.直流電壓的測量

（1）測量原理

利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時間基線（零電平線）的高度與被測電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。VDC=h×Dy×k

其中VDC為被測直流電壓值，h為被測直流信號線的電壓偏離零電平線的高度;Dy為示波器的垂直靈敏度， k為探頭衰減系數(shù)。

（2）測量方法

1）將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（CAL）。

2）將待測信號送至示波器的垂直輸入端。

3）確定零電平線。

4）將示波器的輸入耦合開關(guān)撥向“DC”檔，確定直流電壓的極性。

5）讀出被測直流電壓偏離零電平線的距離h。

6）計算被測直流電壓值。

例：示波器測直流電壓及垂直靈敏度開關(guān)示意圖如下圖所示，h=4cm，k=10：1，求被測直流電壓值。

VDC=h×Dy×k=4cm×0.5V/cm×10=20V

2.交流電壓的測量

（1）測量原理

Vp-p=h×Dy×k

Vp-p為被測交流電壓值（峰-峰值）;h為被測交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點(diǎn)間的高度;Dy為示波器的垂直靈敏度;k為探頭衰減系數(shù)。

（2）測量方法

1）垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置。

2）接入待測信號，輸入耦合開關(guān)置于“AC”。

3）調(diào)節(jié)掃描速度使波形穩(wěn)定顯示。

4）調(diào)節(jié)垂直靈敏度開關(guān)。

5）讀出被測交流電壓波峰和波谷的高度。

6）計算被測交流電壓的峰-峰值。

3.周期和頻率的測量

（1）測量原理

T=xDx/kx

T為被測交流信號的周期;x為被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占距離; "Dx為示波器的掃描速度;kx為X軸擴(kuò)展倍率。周期的倒數(shù)即為頻率。

（2）測量方法

1）將示波器的掃描速度微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)” 位置。

2）將待測信號送至示波器的垂直輸入端。

3）將示波器的輸入耦合開關(guān)置于“AC”位置。

4）調(diào)節(jié)掃描速度開關(guān)，記錄Dx值。

5）讀出被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占的距離x。

6）計算被測交流信號的周期。

4.時間間隔的測量

測量同一信號中任意兩點(diǎn)A與B的時間間隔的測量方法

TA-B=xA-B×Dx

TA-B為：A與B的時間間隔;xA-B為A與B的時間間隔在熒光屏水平方向所占距離;Dx為示波器的掃描速度。

5.相位的測量

（1）用雙蹤示波法測量相位

將欲測量的兩個信號A和B分別接到示波器的兩個輸入通道。利用熒光屏上的坐標(biāo)測出信號的一個周期在水平方向上所占的長度xT 。再測量兩波形上對應(yīng)點(diǎn)之間的水平距離x，則兩信號的相位差為 Δψ=×

（2）用李沙育圖形法測量頻率或相位

將示波器工作于X-Y方式下，將頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。

NH和NV分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù);fx、fy分別為示波器Y和X信號的頻率。李沙育圖形存在關(guān)系：

四、結(jié)論

示波器不僅能直觀地觀測信號波形，能測量信號的電壓、周期、頻率、相位等，另外示波器與傳感器結(jié)合，還能對溫度、壓力、密度、聲、光、磁效應(yīng)等各種非電量進(jìn)行測量。但在精密度要求高的場合，還需要注意利用示波器測量帶來的測量誤差。

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