示波器使用实验的教学探讨

[摘要]介绍示波器使用的教学方法。从观察现象入手,讲解示波器的调节,使学生加深对示波器工作原理的理解,提高学生的动手能力。

[关键词]示波器调节

中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820129-01

示波器是一种常用的电子测量仪器,它能够直接观察和显示被测信号波形及某些变化过程和特性。利用示波器可以进行电压、频率、相位差及其他物理量的测量。在大学物理实验课中有多个实验项目都要用到示波器,因此在基础实验“示波器的使用”中学习并掌握好示波器的使用,可以为后续实验或电类学生的电子电路实验打下坚实基础。

在多数教材中,示波器的实验原理主要围绕原理框图的4个部分加以叙述,学生在实验前虽然有预习,但在实际操作中会发现,示波器面板上的开关、按键、旋钮有很多个,往往无从下手,不知道该如何调节。因此要能让学生尽快掌握好示波器的调节可做好以下讲述。

一、简单介绍示波器原理框图

由于教材中已有详尽叙述,老师不必每一部分都去说明。要着重强调的是“偏转板上加交变电压,电子束发生偏转形成波形”。让学生在操作过程中体会这句话的含义,并且能够掌握示波器的扫描方式(工作方式)运用。如观察信号,示波器处于内扫描方式,水平偏转板上加锯齿波扫描信号电压;调节李萨如图形,示波器处于外扫描方式(X-Y方式),水平偏转板上加正弦波信号电压。了解偏转板上信号情况才能针对屏幕上的现象有目的的去调整。

二、要求学生做好示波器使用前开机准备工作

示波器面板上各开关、按键、旋钮调到要求位置,屏幕上显示清晰的扫描线。做开机准备工作时可对照仪器面板说明书,体会一些常用开关、按键、旋钮的作用,如辉度、聚焦、位移、X-Y等。只有做好示波器开机准备工作,使用时才能够更容易调节,避免某一条件的缺失,导致示波器屏幕上就无法正常显示。

三、输入信号,调节示波器

示波器面板上各开关、按键、旋钮有很多个,输入信号之后需要调节示波器才会出现波形,通常我们采取的操作步骤是:

1.调节波形幅度

所用到的是VOLTS/DIV(输入灵敏度选择)开关。此开关在开机准备工作时要求处于5V/DIV位置(最左边一档),调整时只能顺时针逐档调节。随着灵敏度的增大(开关指示数值的倒数)屏幕上波形幅度也是逐档增大。VOLTS/DIV(输入灵敏度选择)开关相当于示波器原理框图中的衰减器,它控制的是加在垂直偏转板上电压的大小。通过此开关调节使波形幅度处于屏幕内部显示,尽量大一些不要超出屏幕。

2.调节波形疏密

所用到的是TIME/DIV(扫描速率选择)开关。此开关的作用是改变加在水平偏转板上锯齿波扫描信号的频率。在教材中有个式子fy/fx=n,式中fy是需要观察信号的频率,通常是固定不变的,fx是锯齿波扫描信号的频率,可通过TIME/DIV(扫描速率选择)开关改变。fx改变比值n即发生变化,比值n是在屏幕上观察到波形的周期数目,显然波形的疏密程度就发生变化。通过此开关适当增大或降低锯齿波扫描信号的频率就可以在屏幕上得到合适周期数目的波形(通常2～3个周期)。

3.调节波形稳定

4.波形稳定指出现在屏幕上的波形不会发生向左或向右的连续移动。

要使波形能够稳定下来,跟示波器使用的“触发方式”、“触发源”及“触发电平”选择有关。示波器使用得好,实际上就是合理运用触发方式、触发源来观察信号,在基础实验中不必过分要求学生掌握。只要能做到电平锁定(开机准备时要求“触发方式”-自动,“触发源”-内,“触发电平”-锁定)的特殊扫描方式,通过前面两步操作波形就会稳定。

虽然示波器面板上各开关、按键、旋钮有很多,但在观察信号调节示波器时实际只用到两个基本开关就能调出波形。通过理解示波器的工作原理,学生根据实际观察到的现象——幅度大或小,波形疏或密——来采取对应的调节。调好波形后结合教材的介绍,进一步了解示波器上其他开关、按键、旋钮的作用就能加深对示波器工作原理的理解,很快掌握好示波器的使用。

参考文献:

[1]宋岩峰,电子测量技术[M].重庆大学出版社,2007:100-103.

[2]王迅、陆梦薇,试谈“示波器使用”的教学方法[J].常州信息职业技术学院学报,2008,7(4):69-71.

[3]杨联春,“示波器使用”教改初探[J].大学物理实验,2000,(01).

作者简介:

邰贵江(1972-),男,贵州省贵阳市人,实验师,物理实验教学、管理。