示波器的應用范圍和使用原理 - 全文

　　示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點（這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。

　　示波器應用范圍

　　示波器在進行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。照度儀正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號頻率的變化，因此，頻率計擁有非常廣泛的應用范圍。

　　1、在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計被廣泛的應用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測試中。頻率計能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2、在計量實驗室中，頻率計被用來對各種電子測量設(shè)備的本地振蕩器進行校準。

　　3、在無線通訊測試中，接地電阻測試儀頻率計既可以被用來對無線通訊基站的主時鐘進行校準，還可以被用來對無線電臺的跳頻信號和頻率調(diào)制信號進行分析。

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　　示波器的基本組成

　?。?）示波管

　　示波管是一種特殊的電子管，是示波器一個重要組成部分。示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個部分組成。

　　（2）垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

　　垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括垂直衰減器和垂直放大器。它將垂直輸人信號衰減或放大到一定幅度，輸出推挽信號，加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子射線的垂直偏轉(zhuǎn)距離正比于被測信號的瞬時值。由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，所以一般的被測信號電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，以得到垂直方向的適當大小的形。

　?。?）水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

　　水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)從外觸發(fā)輸人端經(jīng)觸發(fā)電路、掃描電路、水平放大器到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板。觸發(fā)電路將被測信號或外觸發(fā)輸人信號置換成觸發(fā)脈沖啟動掃描電路。由于示波管水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度也很低，所以接入示波管水平偏轉(zhuǎn)板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經(jīng)過水平放大電路的放大以后，再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，以得到水平方向適當大小的形。

　　（4）電源供給電路

　　電源由高壓電源和低壓電源兩部分組成，供給示波管及各組成部分所需要的直流電壓和燈絲電壓。消隱與增輝電路用來傳送和放大增輝和消隱信號。

　　示波器的使用原理

　　示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點，在被測信號的作用下，電子束在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。

　　如上圖所示，假設(shè)示波管的加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，偏轉(zhuǎn)點擊長為L，極板間距為d，偏轉(zhuǎn)電極右端到熒光屏的距離為L 1，電子的質(zhì)量為m ，帶電量為e。

　　首先，在加速場中，電場力對電子做功W=eU1。根據(jù)功能定理，電子在加速場中獲得了。

　　接著電子以初速進入偏轉(zhuǎn)電場，在電場力的作用下做a=eU2/md的類平拋運動，經(jīng)過時間t=L/v，電子飛離偏轉(zhuǎn)電場。由下圖可知，電子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角的正切值為。電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)距離為。

　　電子到達熒光屏時偏離中心的距離為，因為L、L 1、d都是定值，故Y2與U2成正比。所以只要在熒光屏上做適當?shù)臉硕染涂梢愿鶕?jù)電子束射到熒光屏時所形成的亮斑偏離中心的距離為Y2測出偏轉(zhuǎn)電壓U2的數(shù)值。

　　上面介紹了示波器測量電壓的原理，接下來介紹熒光屏上顯示波形的原因。當兩對電極上都沒有加電壓時，電子束從金屬板小孔射出后將沿直線傳播，直至打在熒光屏上，在熒光屏正中央產(chǎn)生一亮斑，當只在Y軸的偏轉(zhuǎn)電極上加偏轉(zhuǎn)電壓U2=U，亮斑就會偏離中心出現(xiàn)在Y軸上方，并且電壓越大，偏移越大，如圖所示。改變電壓的極性，亮斑又會移至Y軸的下方。同理，若只在X軸掃描電極上加一恒定的電壓，則亮斑就會出現(xiàn)在X軸上，如圖所示。

　　當X軸與Y軸同時加上一定的電壓，則會得到下面的正弦波形。