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示波器的工作原理组成使用方法

2021年10月18日 安庆机械设备网

2017-11-15 14:17:22来源:贤集网原创

作为一种既可以应用于机械工程,又可以应用于仪器仪表测量方面的设备,示波器以其独特的方式,将不可见的电信号转换为可视的图像,方便测算。可以这么说,能变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。那么,下面就由贤集网小编为您详细介绍示波器的工作原理、组成和使用方法。

示波器的工作原理

示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。

示波器的组成

示波器主要由以下五部分组成:

显示电路

显示电路又是由下面三种部件构成:

(1)电子枪

电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流,去轰击荧光屏使之发光。它主要由灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。除灯丝外,其余电极的结构都为金属圆筒,且它们的轴心都保持在同一轴线上。阴极被加热后,可沿轴向发射电子;控制极相对阴极来说是负电位,改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目,也就是控制荧光屏上光点的亮度。为了提高屏上光点亮度,又不降低对电子束偏转的灵敏度,现代示波管中,在偏转系统和荧光屏之间还加上一个后加速电极A3。

(2)偏转系统

示波管的偏转系统大都是静电偏转式,它由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。当电子在偏转板之间运动时,如果偏转板上没有加电压,偏转板之间无电场,离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动,射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压,偏转板之间则有电场,进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。

(3)荧光屏

荧光屏位于示波管的终端,它的作用是将偏转后的电子束显示出来,以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质,因而,荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。改变控制极的电压时,电子束中电子的数目将随之改变,光点亮度也就改变。

Y轴放大电路

由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V,所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的图形。

X轴放大电路

由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的图形。

扫描同步电路

扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线。这样,才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。

电源供给电路

电源供给电路:供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。

示波器的使用方法

用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线,在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。下面介绍用示波器观察电信号波形的使用步骤。

1.选择Y轴耦合方式

根据被测信号频率的高低,将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。

2.选择Y轴灵敏度

根据被测信号的大约峰-峰值,将Y轴灵敏度选择V/div开关置于适当档级。实际使用中如不需读测电压值,则可适当调节Y轴灵敏度微调旋钮,使屏幕上显现所需要高度的波形。

3.选择触发(或同步)信号来源与极性

通常将触发信号极性开关置于“+”或“-”档。

4.选择扫描速度

根据被测信号周期(或频率)的大约值,将X轴扫描速度t/div开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值,则可适当调节扫速t/div微调旋钮,使屏幕上显示测试所需周期数的波形。

5.输入被测信号

被测信号由探头衰减后,通过Y轴输入端输入示波器。

示波器的注意事项

仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠,应注意以下细节,首先,通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;其次,不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。

以上是贤集网小编为您介绍的示波器的原理、组成和使用方法。在实际应用中,示波器还可以用来测量时间,示波器时基能产生与时间呈线性关系的扫描线,因而可以用荧光屏的水平刻度来测量波形的时间参数。

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