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          示波器的工作原理

          2021年02月25日 人閱讀

          示波器簡述

          示波器可以把人眼看不見、摸不著的電信號,以光示波形的形式直接顯示出來。通過對電信號波形的觀察便可以分析電信號隨時間變化的規律。此外,示波器還能用于測試各種電量,如可測量交、直流電壓,周期性信號的周期或頻率,脈沖波的脈沖寬度、上升和下降時間,同一信號中任意兩點的時間間隔,同頻率兩信號之間的相位差等。如果配備各種傳感器,將非電量轉化為電量,用示波器還能觀察如溫度、壓力、轉速、距離、光、熱等隨時間的變化過程。因此,示波器不僅是電子領域zui基本和zui重要的測量儀器之一,而且在醫學、機械、物理、化學等各種領域也得到了廣泛的應用。

          工作原理

          模擬示波器的核心部分是示波管,示波管是陰極射線管CRT的簡稱。示波管是一種能將電信號轉換成光信號的真空電子管,其工作原理簡圖下圖所示。示波管的工作原理簡述如下。電子槍發射的電子束(陰極射線)加速射到熒光屏時,屏內的熒光粉受到強電子的轟擊而發光,由于受到靜電力(偏轉板產生)的作用,電子束發生偏轉。如果僅將正弦交流電壓加在偏轉板上,熒光面上電子束的掃描(擺動)只能形成直線。這時如果進一步在水平方向上加上鋸齒波電壓,電子束就可以在示波管的熒光屏上掃描出正弦交流波形。

          示波器的工作原理圖

          圖:示波器的工作原理

          待顯示的電壓瞬變信號經放大后直接加到CRT內部的垂直偏轉板上,引起電子束在垂直方向上產生偏轉。這個放大系統通常稱為“垂直放大器”。因此,電子束轟擊熒光屏處的線性垂直偏轉正比于電壓瞬變信號的瞬時幅值。在示波器內部產生并以均勻速率增大的另一個電壓瞬變信號直接加到CRT的水平偏轉板上,引起電子束轟擊熒光屏的點做同時從左到右的均勻水平運動,產生對電子束進行水平掃描的信號并控制該信號的速率,而這些同步的電子信號稱為“時基”。因此,熒光屏上被電子束照射的點隨所加電壓而移動,發光的熒光體描繪出所需的電壓隨時間變化的圖形。

          數字示波器由模/數(A/D)轉換器來對被測信號進行數字化處理。數字示波器以適當的規則間隔對其輸入端電壓瞬時值的數字值進行測量(“取樣”),并將測量結果變換為代表瞬時值的數字值(數據)。

          記錄電壓瞬時信號的示波器功能由A/D獲取的一系列樣本儲存到數字存儲器中來實現。隨后,一系列數據可以從存儲器中取回,構成所需的電壓隨時間變化的圖形。繪圖或顯示過程由于不同于記錄過程,因而可以用幾種不同的方式完成。

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