示波器原理使用與聲速測量

示波器原理使用與聲速測量示波器的原理和使用及聲速測量一．實驗?zāi)康模?）了解示波器的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，學(xué)習(xí)并掌握示波器的基本使用方法（2）學(xué)習(xí)電信號有關(guān)參數(shù)的基本概念，使用示波器觀察波形并進(jìn)行測量(3)了解聲波在空氣中傳播速度和氣體狀態(tài)參量的關(guān)系(4)了解超聲波產(chǎn)生和接受的原理，學(xué)習(xí)用相位法測量空氣中的聲速二．實驗原理(1)示波器原理框圖示波器按顯示方式可分為陰極射線示波管和液晶顯示兩種。陰極射線示波器一般包括示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。(2)示波器基本結(jié)構(gòu)示波管為示波器的主要部分，包括電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分，全部密封在真空玻璃外殼內(nèi)。電子槍由燈絲、陰極、控制柵極、第一陽極及第二陽極組成。燈絲加熱表面涂有氧化物的陰極，使其發(fā)射電子。因控制柵極電位比陰極低，初速度較大的電子才能通過控制柵極，示波器上的亮度就是通過調(diào)整柵極電位來控制的。陽極電位比陰極電位高很多，電子被陰陽極間的電場加速而形成陰極射線。當(dāng)控制柵極、第一陽極及第二陽極的電位調(diào)節(jié)合適時，射線收到聚焦。所以第一陽極也稱聚焦陽極，而第二陽極電位更高，稱為加速陽極。熒光屏上涂有熒光粉，電子打上去能發(fā)出熒光，形成光斑。性能較好的示波管中，熒光屏玻璃內(nèi)表面直接刻有坐標(biāo)刻度，熒光粉緊貼坐標(biāo)刻度以消除視差。(3)示波器顯示波形的原理豎直偏轉(zhuǎn)板上加交變正弦電壓使電子豎直運動，水平偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒波掃描電壓，使電子水平運動。而電子的運動是豎直方向和水平方向的合成，所以當(dāng)豎直偏轉(zhuǎn)板電壓與水平偏轉(zhuǎn)板電壓的周期相等時，在熒光屏上能顯示出完整周期的波形圖。(4)同步觸發(fā)(5)李薩如圖形的基本原理如果示波器的X和Y輸入是頻率相同或成簡單整數(shù)比的兩個正弦電壓，則屏上的光點將呈現(xiàn)特殊形狀的軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。如果做一個限制光點x、y方向變化范圍的假想方框，則圖形與此框相切時，橫邊上的切點數(shù)nx與豎邊上的切點數(shù)ny之比恰好等于Y和X輸入的兩正弦信號的頻率之比。即：fy:fx=nx:ny，若有端點與假想邊框相接時，應(yīng)把一個端點記為1/2個切點。利用李薩如圖形能方便得比較出兩個正弦信號的頻率。(6)聲速測量（1）理想氣體中聲波的傳播速度為其中，γ為比熱容比，Ｍ是氣體的摩爾質(zhì)量，Ｔ是絕對溫度，Ｒ＝8.31441J/(mol·K)。（2）在室溫t下，干燥空氣中的聲速為其中v0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下干燥空氣聲速，為