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用示波器测量时间

精品资料
实验报告
姓名：叶洪波
学号：PB05000622
实验内容
1、 x轴的时基测信号的时间参数
（1） 测量示波器自备方波输出信号的周期（时基分别为0.1ms/cm，0.2ms/cm，0.5ms/cm）。哪种时基测出的数据更准确？为什么？
荧光屏上的最小刻度为0.2cm。
测量厘米数时基分别为0.1ms/cm、 0.2ms/cm、 0.5ms/cm时，
时间的最大误差分别为0.02ms、0.04ms、0.10ms。
因此应选择时基为0.1ms/cm，这样结果的误差较小，置信度较大。

（2） 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测量一次），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（注明x轴的时基）。以信号发生器的频率为x轴，示波器测量的频率为y轴，作y-x曲线，求出斜率并讨论。
对称方波
信号发生器的频率(Hz)
厘米数(cm)
x轴时基(ms/cm)
测量周期数
周期（ms）
测得的频率(Hz)
200
5.1
0.5
0.5
5.100
196.078
400
7.6
0.5
1.5
2.533
394.737
600
8.6
0.2
1.0
1.720
581.395
800
9.8
0.2
1.5
1.307
765.306
1000
8.8
0.2
1.5
1.173
852.273
1200
8.6
0.2
2.0
0.860
1162.791
1400
9.3
0.2
2.5
0.744
1344.086
1600
9.6
0.2
3.0
0.640
1562.500
1800
8.6
0.5
1.5
2.867
348.837
2000
9.1
0.2
3.5
0.520
1923.077
信号发生器的频率为1800Hz时的数据有很大的偏差,为测量时的错误导致,因此舍去。

以信号发生器的频率为X轴，测得的频率为Y轴，作散点图并作线性拟合如下。

斜率为0.9640，理论上斜率应为1.0000。
因此绝对误差为1.0000-0.9640=0.0360，相对误差为0.0360/1.0000=3.60%
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A -9.59121 29.3321
B 0.96397 0.02523

R SD N P
0.99761 41.88922 9 <0.0001

（3） 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（或占空比），用内容（2）的方法作曲线。
非对称方波
信号发生器的频率(Hz)
厘米数(cm)
正波厘米数(cm)
占空比
x轴时基(ms/cm)
测量周期数
周期（ms）
测得的频率(Hz)
200
5.0
1.5
0.300
1
1.0
5.000
200.000
500
8.1
2.4
0.296
0.5
2.0
2.025
493.827
1000
5.2
1.6
0.308
0.2
1.0
1.040
961.538
2000
8.7
2.4
0.276
0.2
3.0
0.580
1724.138
5000
8.2
2.6
0.317
0.05
2.0
0.205
4878.049
10000
8.2
2.8
0.341
0.05
4.0
0.103
9756.098
20000
7.6
2.4
0.316
0.02
3.0
0.051
19736.842

以信号发生器的频率为X轴，测得的频率为Y轴，作散点图并作线性拟合如下。

斜率为0.9884，理论上斜率为1.0000。
因此绝对误差为1.0000-0.9884=0.0116，相对误差为0.0116/1.0000=1.16%
Y = A + B * X
Parameter Value Error
A -71.75188 49.02749
B 0.98844 0.00563

R SD N P
0.99992 100.18555 7 <0.0001

（4） 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、下降时间及周期。
三角波
信号发生器的频率(Hz)
上升厘米数(cm)
下降厘米数(cm)
x轴时基(ms/cm)
上升时间(ms)
下降时间(ms)
总时间(ms)
测量周期数
一个周期中的上升时间（ms）
一个周期中的下降时间（ms）
周期(ms)
测得的频率(Hz)
500
3.6
0.5
0.500
1.800
0.250
2.050
1.0
1.800
0.250
2.050
487.805
1000
4.6
0.5
0.200
0.920
0.100
1.020
1.0
0.920
0.100
1.020
980.392
1500
6.05
1.35
0.100
0.605
0.135
0.740
1.0
0.605
0.135
0.740
1351.351

2、观察李萨如图形并测频率
用两台信号发生器（一台为本组专用，一台为公用）分别接y轴和x轴（x轴选择外输入），取 时，测出对应的，画有关图形并求公用信号发生器的频率。
注意：观察李萨如图形时，通过本组信号发生器的频率微调旋钮，使李萨如图形尽可能稳定时，再读y轴和x轴的切点数。

Y轴输入频率(Hz)
500
1000
250
750
665~666
李萨如图形

Y轴切点数
1
2
4
4
6
X轴切点数
1
4
2
6
8

1

2

1

2

X轴输入即公用信号发生器的频率为500Hz。
思考题
1、 示波器测频率有何优缺点？
优点：直观，简便
缺点：（1）测量的误差较大，包括测量者的调节的误差和读数的误差等。
（2）输出的图形不稳定。
2、 在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到稳定的图形？
可能的原因有：（1）两台信号发生器输出的频率都有可能不稳定。
（2）手动调节的精度达不到输出的频率的精度，因而不能完全相等。
3、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完整的正弦波形，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？
输入信号的频率=120*3=360（Hz）
但是这样的误差比较大，因而不是测量信号频率的好方法。
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