大学物理实验示波器的实验报告?
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发布时间：2022-05-01 18:59
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时间：2022-06-21 14:10
声速的测量实验目的:了解超声波的产生,发射和接收的方法,用干涉法和相位法测声速.实验内容1
测量实验开始时室温.2
驻波法(1)
将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.3
相位法(1)
将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)
将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,的CH1接在接收端,CH2接在发射端.选择CH1,CH2的X-Y叠加.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)
通过观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.4
测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.5
对上面两组数据,分别用逐差计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误差.数据处理1
理论计算实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.根据理论值计算2
驻波法游标读数(mm)95.42100.50105.70110.66115.88120.90126.16131.34136.20141.44146.52151.60逐差=3(mm)30.7430.8430.5030.7830.6430.70相邻游标相减的2倍=i(mm)10.1610.409.8810.4410.0410.5210.369.7210.4810.1610.16标准差的A类不确定度查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度.声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(350.99±1.20)m/s
(P=0.95)相对误差=3
相位法游标读数(mm)110.80121.04131.14141.36151.58161.72171.88182.02192.10202.26逐差=5(mm)50.9250.8450.8850.7450.68相邻游标相减=i(mm)10.2410.1010.2210.2210.1410.1610.1410.0810.16标准差的A类不确定度查表得:当n=9,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定度查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度声速对,有不确定度传递公式:空气中的声速v=(348.57±1.09)m/s
(P=0.95)相对误差=误差分析:1
仪器本身的系统误差和由于老化引起的误差.2
室温在实验过程中是不断变化的.3
无论是驻波法中在上找极大值,还是相位法在上找斜率为正的直线,都是测量者主观的感觉,没有精确测量.思考题1
固定两换能器的距离改变频率,以求声速,是否可行答:不可行.因为在声速一定时,频率改变了,波长也会随之改变.所以无法同时测量出频率和波长,也就无法求出声速.不对
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时间：2022-06-21 14:10
实验目的:了解超声波的产生,发射和接收的方法,用干涉法和相位法测声速.实验内容1
测量实验开始时室温.2
驻波法(1)
将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.3
相位法(1)
将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.(2)
将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,的CH1接在接收端,CH2接在发射端.选择CH1,CH2的X-Y叠加.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.(3)
通过观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.4
测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.5
对上面两组数据,分别用逐差计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误差.数据处理1
理论计算实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.根据理论值计算2
驻波法游标读数(mm)95.42100.50105.70110.66115.88120.90126.16131.34136.20141.44146.52151.60逐差=3(mm)30.7430.8430.5030.7830.6430.70相邻游标相减的2倍=i(mm)10.1610.409.8810.4410.0410.5210.369.7210.4810.1610.16标准差的A类不确定度查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定查表得,当P=0.95时,=1.96.所以的不确定度选取声
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时间：2022-06-21 14:11
1. 了解双踪示波器显示波形的工作原理；
2. 学会利用双踪示波器观测电压信号；
3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。
二、实验仪器
信号发生器、双踪示波器、探头。
三、实验原理
1. 示波器
2. 双踪示波器的原理
3. 示波器显示波形原理
如果在 YCH1 或 CH2 端口加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的周期相等时，则显示完整周期的正弦波形，如图 3 ，若在 YCH1 和 YCH2 同时加上正弦波，在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。
4. 李萨如图形的基本原理
在示波器的 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加上正弦波，当信号的频率比值为简单整数比时，得到李萨如图形。 fx 、 fy 为 x,y 偏转板上信号频率， nx 、 ny 为李萨如图形与假想水平线、垂直线的切点数目。
四、实验内容
1. 做好准备工作，设置好示波器；
2. 观察各种波形；
3. 测量正弦波的电压峰值、周期和频率，测四组数据。
六、思考题
1. 简述示波器显示电压——时间图形（即电信号波形）的原理。
答：高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点， Y 偏转板是水平放置的两块电极， X 偏转板是垂直放置的两块电极，在 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加电压，可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同，周期不同，所得到的图形会不一样。
五、数据处理与分析
1. 测正弦波的电压峰值
次数 Vp-p 测量值（ V ） Vp-p 真实值（ V ） 误差（ V ）
1 3.68 4 0.32
2 8.56 10 1.44
3 13.3 15 1.7
4 18.8 20 1.2
2. 测正弦波的周期、频率
次数 T 真实值（ S ） f 真实值（ HZ ） f 测量值 (HZ) f 误差 (HZ)
1 1×10-2100 100 0
2 1×10-410410010 10
3 1×10-61061060
4 1×10-71079.963×1063.7×104
3. 利用李萨如图形测频率
李萨如图形 fx(HZ) ny nx fy= nx*fx/ ny (HZ) 实际测量值 (HZ)
90 1 1 90 89.9
90 1 2 180 180.1
90 2 1 45 45.2
90 3 2 60 60.7
六、思考题
1. 简述示波器显示电压——时间图形（即电信号波形）的原理。
答：高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点， Y 偏转板是水平放置的两块电极， X 偏转板是垂直放置的两块电极，在 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加电压，可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同，周期不同，所得到的图形会不一样。
七、注意事项
1. 荧光屏上光点（扫描线）亮度不可调得过亮，并且不可将光点（或亮线）固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。
2. 示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时不能用力太猛。
3. 双踪示波器的两路输入端 CH1 ， CH2 有一公共接地端，同时使用 CH1 和 CH2 时，接线时应防止将外电路短路。
