用示波器测量时间

上述扫描电压的周期Tx (或频率fx)与被测信号的周期Ty(或fy)必须满足：

以保证Tx轴的起点始终与y轴周期信号固定一点想对应(称“同步”)，波形才稳定，否则波形就不稳定而无法观测。

由于扫描电压发生器的扫描频率fx不会很稳定，因此为保证式(2)

始终成立，示波器需要设置扫描电压同步电路，即触发电路，如图(1)所示。利用它提供一种触发信号来使扫描电压频率与外加信号同步，从而获得稳定的信号图形。图1中设置了三种同步触发方式：外信号触发、被测信号触发(内触发)、50Hz市电触发。

实际使用的示波器由于用途不同，它的示波管及放大电路等也不尽相同。因此示波器有一系列的技术特性指标，如输入阻抗、频带宽度、余辉时间、扫描电压线性度、y轴和x轴范围等。

用x 轴时基测时间参数

在实验中或工程技术上都经常用示波器来测量信号的时间参数，如信号的周期或频率，信号波形的宽度、上升时间或下降时间，信号的占空比(宽度/周期)等。如雷达通过测量发射脉冲与反射(接受)脉冲信号的时间差来实现测距离，其他无线电测距、声纳测潜艇位置等都属于这一原理。

从式(2)触发，设待测信号接y轴输入端，则Ty是待测信号的周期，Tx是x轴扫描信号的周期，N是一个扫描周期内所显示的待测信号的波形周期数。如荧光屏上显示2个信号波形，扫描信号周期是10ms，则待测信号的周期是5ms。

X轴扫描信号的周期实际上是以时基单位(时间/cm)来标示的，一般示波管荧光屏的直径以10cm居多，则式(2)的Tx，由时基乘上10cm，如时基为0.1ms/cm，则扫描信号的周期为1ms。为此在实际测量中，将式(2)改成(3)的形式

Ty = 时基单位×波形厘米数 (3)

式中的波形厘米数，可以是信号一个周期的读数(可测待测信号的周期)、正脉冲(或负脉冲)的信号宽度的读数或待测信号波形的其他参数。

用李萨如图形测信号的频率

如果将不同的信号分别输入y轴和x轴的输入端，当两个信号的频率满足一定关系时，荧光屏上会显示出李萨如图形。可用测李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。

两个互相垂直的振动(有相同的自变量)的合成为李萨如图形。

1．频率相同而振幅和相位不同时，两正交正弦电压的合成图形。设此两正弦电压分别为：

消去自变量t，得到轨迹方程：

这是一个椭圆方程。当两个正交电压的相位差φ取0~2π的不同值时，合成的图形如图4所示。

图4 不同φ的李萨如图形

2．两正交正弦电压的相位差一定，频率比为一个有理数时，合成的图形为一条稳定的闭合曲线。图5是几种频率比时的图形，频率比与图形的切点数之间有下列关系：

图5 不同频率比的李萨如图形

学习重点

了解示波器的基本原理和结构。

学习使用试播观察波形和测量信号周期及其时间参数。

实验仪器

函数信号发生器2台， 通用示波器1台。

实验内容

用x轴的时基测信号的时间参数

l 测量示波器自带方波输出信号的周期(时基分别为0.1 ms/cm，0.2 ms/cm，0.5 ms/cm)。哪种时基测出的数据更准确，为什么？

l 选择信号发生器的对称方波接y输入(幅度和y轴量程任选)，信号频率为200Hz～2kHz(每隔200Hz测一次)，选择示波器合适的时基，测量对应频率的厘米数、周期和频率。以信号发生器的频率为x轴，示波器频率为y轴，作y-x曲线，求出斜率并讨论。

l 选择信号发生器的非对称方波接y轴，频率分别为200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、20kHz，测量各频率时的周期和正波的宽度，用内容(2)的方法作曲线。

l 选择信号发生器的输出为三角波，频率为500Hz、1kHz、1.5kHz，测量各个频率时的上升时间。下降时间和周期。

观察李萨如图形并测频率。

用两台信号发生器(一台自用，一台为公用)分别接y轴和x轴，取fx/fy =1、1/2、2、2/3、3/4时，测出对应的fx和fy，画出有关图形并求出公用信号的频率。

设计性内容

用李萨如图形测信号的频率

如果将不同的信号分别输入到Y轴和X轴的输入端，当两个信号的频率满足一定的关系时，在荧光屏上将显示出李萨如图形，可用测量李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。

注意事项

使用示波器测量信号前，先把聚焦调整好，否则会造成读数误差。

观察李萨如图形时，通过自用信号发生器的频率微调旋钮，使李萨如图形尽可能稳定时，再测量y轴和x轴的切点数。

思考题

用示波器测频率有有何优缺点？

本实验中观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？

假定在示波器的y轴输入一个正弦电压，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定的正弦波形，那么输入信号的频率是多少？这是否是测量信号频率的好方法？为什么？