示波器使用實驗的教學探討

[摘要]介紹示波器使用的教學方法。從觀察現象入手,講解示波器的調節,使學生加深對示波器工作原理的理解,提高學生的動手能力。

[關鍵詞]示波器調節

中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0820129-01

示波器是一種常用的電子測量儀器,它能夠直接觀察和顯示被測信號波形及某些變化過程和特性。利用示波器可以進行電壓、頻率、相位差及其他物理量的測量。在大學物理實驗課中有多個實驗項目都要用到示波器,因此在基礎實驗“示波器的使用”中學習并掌握好示波器的使用,可以為后續實驗或電類學生的電子電路實驗打下堅實基礎。

在多數教材中,示波器的實驗原理主要圍繞原理框圖的4個部分加以敘述,學生在實驗前雖然有預習,但在實際操作中會發現,示波器面板上的開關、按鍵、旋鈕有很多個,往往無從下手,不知道該如何調節。因此要能讓學生盡快掌握好示波器的調節可做好以下講述。

一、簡單介紹示波器原理框圖

由于教材中已有詳盡敘述,老師不必每一部分都去說明。要著重強調的是“偏轉板上加交變電壓,電子束發生偏轉形成波形”。讓學生在操作過程中體會這句話的含義,并且能夠掌握示波器的掃描方式(工作方式)運用。如觀察信號,示波器處于內掃描方式,水平偏轉板上加鋸齒波掃描信號電壓;調節李薩如圖形,示波器處于外掃描方式(X-Y方式),水平偏轉板上加正弦波信號電壓。了解偏轉板上信號情況才能針對屏幕上的現象有目的的去調整。

二、要求學生做好示波器使用前開機準備工作

示波器面板上各開關、按鍵、旋鈕調到要求位置,屏幕上顯示清晰的掃描線。做開機準備工作時可對照儀器面板說明書,體會一些常用開關、按鍵、旋鈕的作用,如輝度、聚焦、位移、X-Y等。只有做好示波器開機準備工作,使用時才能夠更容易調節,避免某一條件的缺失,導致示波器屏幕上就無法正常顯示。

三、輸入信號,調節示波器

示波器面板上各開關、按鍵、旋鈕有很多個,輸入信號之后需要調節示波器才會出現波形,通常我們采取的操作步驟是:

1.調節波形幅度

所用到的是VOLTS/DIV(輸入靈敏度選擇)開關。此開關在開機準備工作時要求處于5V/DIV位置(最左邊一檔),調整時只能順時針逐檔調節。隨著靈敏度的增大(開關指示數值的倒數)屏幕上波形幅度也是逐檔增大。VOLTS/DIV(輸入靈敏度選擇)開關相當于示波器原理框圖中的衰減器,它控制的是加在垂直偏轉板上電壓的大小。通過此開關調節使波形幅度處于屏幕內部顯示,盡量大一些不要超出屏幕。

2.調節波形疏密

所用到的是TIME/DIV(掃描速率選擇)開關。此開關的作用是改變加在水平偏轉板上鋸齒波掃描信號的頻率。在教材中有個式子fy/fx=n,式中fy是需要觀察信號的頻率,通常是固定不變的,fx是鋸齒波掃描信號的頻率,可通過TIME/DIV(掃描速率選擇)開關改變。fx改變比值n即發生變化,比值n是在屏幕上觀察到波形的周期數目,顯然波形的疏密程度就發生變化。通過此開關適當增大或降低鋸齒波掃描信號的頻率就可以在屏幕上得到合適周期數目的波形(通常2～3個周期)。

3.調節波形穩定

4.波形穩定指出現在屏幕上的波形不會發生向左或向右的連續移動。

要使波形能夠穩定下來,跟示波器使用的“觸發方式”、“觸發源”及“觸發電平”選擇有關。示波器使用得好,實際上就是合理運用觸發方式、觸發源來觀察信號,在基礎實驗中不必過分要求學生掌握。只要能做到電平鎖定(開機準備時要求“觸發方式”-自動,“觸發源”-內,“觸發電平”-鎖定)的特殊掃描方式,通過前面兩步操作波形就會穩定。

雖然示波器面板上各開關、按鍵、旋鈕有很多,但在觀察信號調節示波器時實際只用到兩個基本開關就能調出波形。通過理解示波器的工作原理,學生根據實際觀察到的現象——幅度大或小,波形疏或密——來采取對應的調節。調好波形后結合教材的介紹,進一步了解示波器上其他開關、按鍵、旋鈕的作用就能加深對示波器工作原理的理解,很快掌握好示波器的使用。

參考文獻:

[1]宋巖峰,電子測量技術[M].重慶大學出版社,2007:100-103.

[2]王迅、陸夢薇,試談“示波器使用”的教學方法[J].常州信息職業技術學院學報,2008,7(4):69-71.

[3]楊聯春,“示波器使用”教改初探[J].大學物理實驗,2000,(01).

作者簡介:

邰貴江(1972-),男,貴州省貴陽市人,實驗師,物理實驗教學、管理。