浅析示波器在电子测量中的使用方法

【摘要】测量是指人们对客观事物取得数量概念的认识过程，是人们认识和改造自然界的一种不可缺少的手段。在电子测量中，示波器是一种不可缺少的测量仪器，是利用电子示波管来显示被测信号波形的一种电子测量仪器。示波器能够把人类肉眼无法直接观测的电信号，转换成人类肉眼可以看见的波形，并显示于屏幕上，以便于对信号进行直观、定性、定量的观测，它所提供的直观视觉效果是其他仪器无法替代的。

【关键词】电子测量;示波器;测量方法

科学的进步，生产的发展与测量理论、技术、手段的发展和进步是相互依赖、相互促进的。测量是指人们对客观事物取得数量概念的认识过程，是人们认识和改造自然界的一种不可缺少的手段。在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现，测量是技术生命的神经系统。如今，电子测量技术已成为电子科学领域重要而且发展迅速的分支，对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。

电子测量是指以电子技术理论为依据，电子测量仪器和设备为手段，对各种电量、非电量、电信号以及电子元器件的特性和参数进行的测量。在电子测量中，示波器是一种不可缺少的测量仪器。示波器是利用电子示波管来显示被测信号波形的一种电子测量仪器。“百闻不如一见”，示波器能够把人类肉眼无法直接观测的电信号，转换成人类肉眼可以看见的波形，并显示于屏幕上，以便于对信号进行直观、定性、定量的观测，它所提供的直观视觉效果是其他仪器无法替代的。

一、示波器的选择

可以根据被测信号的特性来选择。

1.定性观察频率不高的一般周期性信号，可选用普通示波器或简易示波器。

2.观察非周期信号、宽度很小的脉冲信号，应选用具有触发扫描或单次扫描的宽带示波器。

3.观察快速变化的非周期性信号，应选用高速示波器。

4.观察频率很高的周期性信号，可以选用取样示波器。

5.观察低频缓慢变化的信号，可选用长余辉、慢扫描示波器。

6.需要对两个信号进行比较时，应选用双踪示波器;需要对两个以上信号比较时，则选用多踪示波器或多束示波器。

7.若被测信号为一次性过程或复杂波形，需将被测信号存储起来，以便进一步分析、研究，可选用存储示波器。

二、需要注意的事项

1.选择合适的电源，并注意机壳接地。使用前要预热几分钟再调整各旋钮。

2.经过探极衰减后的输入信号切不可超过示波器允许的输入电压范围，并应注意防止触电。

3.通电预热后再调整各旋钮，同时注意各旋钮应先大致旋在中间位置。

4.根据需要，选择合适的输入耦合方式。

5.辉度要适中，不宜过亮，且亮点不能长时间停留在同一点上，特别是暂时不观测波形时，更应该将辉度调暗，以免缩短示波管的使用寿命。

6.聚焦要合适，不宜太散或过细。

7.测量前要注意调节“轴线校正（TRACE ROTATION”）旋钮，使荧光屏刻度轴线与显示波形的轴线平行。

8.尽量在荧光屏有效尺寸内进行测量。

9.探极要与示波器配套使用，不能互换，且使用前要校正。

10.波形不稳定时，通常按“触发源”、“触发耦合方式”、“触发方式”、“扫描速度”、“触发电平”的顺序进行调节。

三、示波器测量方法

1.直流电压的测量

（1）测量原理

利用被测电压在屏幕上呈现的直线偏离时间基线（零电平线）的高度与被测电压的大小成正比的关系进行的。VDC=h×Dy×k

其中VDC为被测直流电压值，h为被测直流信号线的电压偏离零电平线的高度;Dy为示波器的垂直灵敏度， k为探头衰减系数。

（2）测量方法

1）将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置（CAL）。

2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。

3）确定零电平线。

4）将示波器的输入耦合开关拨向“DC”档，确定直流电压的极性。

5）读出被测直流电压偏离零电平线的距离h。

6）计算被测直流电压值。

例：示波器测直流电压及垂直灵敏度开关示意图如下图所示，h=4cm，k=10：1，求被测直流电压值。

VDC=h×Dy×k=4cm×0.5V/cm×10=20V

2.交流电压的测量

（1）测量原理

Vp-p=h×Dy×k

Vp-p为被测交流电压值（峰-峰值）;h为被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两点间的高度;Dy为示波器的垂直灵敏度;k为探头衰减系数。

（2）测量方法

1）垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置。

2）接入待测信号，输入耦合开关置于“AC”。

3）调节扫描速度使波形稳定显示。

4）调节垂直灵敏度开关。

5）读出被测交流电压波峰和波谷的高度。

6）计算被测交流电压的峰-峰值。

3.周期和频率的测量

（1）测量原理

T=xDx/kx

T为被测交流信号的周期;x为被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占距离; Dx为示波器的扫描速度;kx为X轴扩展倍率。周期的倒数即为频率。

（2）测量方法

1）将示波器的扫描速度微调旋钮置于“校准” 位置。

2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。

3）将示波器的输入耦合开关置于“AC”位置。

4）调节扫描速度开关，记录Dx值。

5）读出被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占的距离x。

6）计算被测交流信号的周期。

4.时间间隔的测量

测量同一信号中任意两点A与B的时间间隔的测量方法

TA-B=xA-B×Dx

TA-B为：A与B的时间间隔;xA-B为A与B的时间间隔在荧光屏水平方向所占距离;Dx为示波器的扫描速度。

5.相位的测量

（1）用双踪示波法测量相位

将欲测量的两个信号A和B分别接到示波器的两个输入通道。利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向上所占的长度xT 。再测量两波形上对应点之间的水平距离x，则两信号的相位差为 Δψ=×

（2）用李沙育图形法测量频率或相位

将示波器工作于X-Y方式下，将频率已知的信号与频率未知的信号加到示波器的两个输入端，调节已知信号的频率，使荧光屏上得到李沙育图形，由此可测出被测信号的频率。

NH和NV分别为水平线、垂直线与李沙育图形的交点数;fx、fy分别为示波器Y和X信号的频率。李沙育图形存在关系：

四、结论

示波器不仅能直观地观测信号波形，能测量信号的电压、周期、频率、相位等，另外示波器与传感器结合，还能对温度、压力、密度、声、光、磁效应等各种非电量进行测量。但在精密度要求高的场合，还需要注意利用示波器测量带来的测量误差。

参考文献

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