將被測電壓Vx輸入示波器的Y軸通道,調節Y軸靈敏度選擇開關(guan) “V/div"及其微調旋鈕,使熒光屏顯示出便於(yu) 測量的高度Hx並做好記錄,且“V/div"開關(guan) 及微調旋鈕位置保持不變。去掉被測電壓,把一個(ge) 已知的可調標準電壓Vs輸入Y軸,調節標準電壓的輸出幅度,使它顯示與(yu) 被測電壓相同的幅度。此時,標準電壓的輸出幅度等於(yu) 被測電壓的幅度。比較法測量電壓可避免垂直係統引起和誤差,因而提高了測量精度。
時間的測量
示波器時基能產(chan) 生與(yu) 時間呈線性關(guan) 係的掃描線,因而可以用熒光屏的水平刻度來測量波形的時間參數,如周期性信號的重複周期、脈衝(chong) 信號的寬度、時間間隔、上升時間(前沿)和下降時間(後沿)、兩(liang) 個(ge) 信號的時間差等等。
將示波器的掃速開關(guan) “t/div"的“微調"裝置轉至校準位置時,顯示的波形在水平方向刻度所代表的時間可按“t/div"開關(guan) 的指示值直讀計算,從(cong) 而較準確地求出被測信號的時間參數。
相位的測量
利用示波器測量兩(liang) 個(ge) 正弦電壓之間的相位差具有實用意義(yi) ,用計數器可以測量頻率和時間,但不能直接測量正弦電壓之間的相位關(guan) 係。利用示波器測量相位的方法很多,下麵,僅(jin) 介紹幾種常用的簡單方法。
1.雙蹤法
雙蹤法是用雙蹤示波器在熒光屏上直接比較兩(liang) 個(ge) 被測電壓的波形來測量其相位關(guan) 係。測量時,將相位超前的信號接入YB通道,另一個(ge) 信號接入YA通道。選用YB觸發。調節“t/div"開關(guan) ,使被測波形的一個(ge) 周期在水平標尺上準確地占滿8div,這樣,一個(ge) 周期的相角360°被8等分,每1div相當於(yu) 45°。讀出超前波與(yu) 滯後波在水平軸的差距T,按下式計算相位差φ:
φ=45°/div×T(div)
如T==1.5div ,則φ=45°/div×1.5div=67.5°
2.李薩如圖形法測相位
將示波器的X軸選擇置於(yu) X軸輸入位置,將信號u1接入示波器的Y軸輸入端,信號u2接入示波器的X軸輸入端。適當調節示波器麵板上相關(guan) 旋鈕,使熒光屏上顯現一個(ge) 大小適宜的橢圓(在特殊情況下,可能是一個(ge) 正圓或一根斜線)。
形成橢圓的原理如圖5-13所示。
由圖可見,設Y軸偏轉板上的信號u1導前於(yu) X軸偏轉板上的信號u21/8周期,設u2的初相為(wei) 零,即φ2=0,因此當u2為(wei) 零時,u1為(wei) 一個(ge) 較大的值。如圖中的“0"點。此時,熒光屏上的光點也相應地位於(yu) “0"點。隨著時間的變化,u1上升,u2也上升,則熒光屏上的光點向右上方移動。當經1/8周期後,u1、u2分別到達“1"點,此時u1到達最大值,u2為(wei) 一個(ge) 較大的值,熒光屏上的光點位於(yu) 相應的“1"。如此繼續下去,熒光屏上的光點將描出一個(ge) 順時針旋轉的橢圓。如果u1滯後於(yu) u2則形成一個(ge) 逆時針旋轉的橢圓。當然,這隻有在信號頻率很低時(如幾赫茲(zi) ),且在短餘(yu) 輝的熒光屏上便會(hui) 清楚地看到熒光屏上的光點順時針或逆時針旋轉的現象。由上述可見橢圓的形狀是隨兩(liang) 個(ge) 正弦信號電壓u1、u2相位差的不同而不同。因此可以根據橢圓的形狀確定兩(liang) 個(ge) 正弦信號之間的相位差Δφ。在圖5-13中設A是橢圓與(yu) Y軸交點的縱坐標,B是橢圓上各點坐標的最大值。由圖可見,A是對應於(yu) t=0時u1的瞬時電壓,即
A=Um1sinφ1
B是對應於(yu) u1的幅值,即
B=Um1
於(yu) 是A/B=(Um1sinφ1)/ Um1= sinφ1
來表示。在實際測試中為(wei) 讀數方便,常讀取2A,2B(或2C,2D),按式
Δφ=arc sin(2A/2B)或Δφ=arc sin(2C/2D)
來計算相位差。
圖5-14所示的各種圖形分別表示正弦信號電壓在不同相位差時的情況。不難看出,如果橢圓的主軸在第1和第3象限內(nei) ,則相位差在0°~90°或270°~360°之間;如果主軸在第2和第4象限內(nei) ,相位差在90°~180°或180°~270°之間。
圖5-14 不同相位差時的圖形
頻率的測量
用示波器測量信號頻率的方法很多,下麵介紹常用的兩(liang) 種基本方法。
1.周期法
對於(yu) 任何周期信號,可用前述的時間間隔的測量方法,先測定其每個(ge) 周期的時間T,再用下式求出頻率f :f=1/T
例如示波器上顯示的被測波形,一周期為(wei) 8div,“t/div"開關(guan) 置“1μs"位置,其“微調"置“校準"位置。則其周期和頻率計算如下:
T=1us/div×8div = 8us
f= 1/8us =125kHz
所以,被測波形的頻率為(wei) 125kHz。
2.李薩如圖形法測頻率
將示波器置X-Y工作方式,被測信號輸入Y軸,標準頻率信號輸入“X外接",慢慢改變標準頻率,使這兩(liang) 個(ge) 信號頻率成整數倍時,例如fx :
fy=1:2,則在熒光屏上會(hui) 形成穩定的李沙育圖形。
李薩如圖的形狀不但與(yu) 兩(liang) 個(ge) 偏轉電壓的相位有關(guan) ,而且與(yu) 兩(liang) 個(ge) 偏轉電壓的頻率也有關(guan) 。用描跡法可以畫出ux與(yu) uy的各種頻率比、不同相位差時的李沙育圖形,幾種不同頻率比的李薩如圖形如圖5-15所示。
利用李薩如圖形與(yu) 頻率的關(guan) 係,可進行準確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李薩如圖形引水平線和垂直線,所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點或與(yu) 其相切。若水平線與(yu) 圖形的交點數為(wei) m,垂直線與(yu) 圖形的交點數n,則
fy / fx=m / n
當標準頻率fx(或fy)為(wei) 已知時,由上式可以求出被測信號頻率fy(或fx)。顯然,在實際測試工作中,用李沙育圖形進行頻率測試時,為(wei) 了使測試簡便正確,在條件許可的情況下,通常盡可能調節已知頻率信號的頻率,使熒光屏上顯示的圖形為(wei) 圓或橢圓。這時被測信號頻率等於(yu) 已知信號頻率。
圖5-16常用頻率比的李沙育圖形
由於(yu) 加到示波器上的兩(liang) 個(ge) 電壓相位不同,熒光屏上圖形會(hui) 有不同的形狀,但這對確定未知頻率並無影響。
李薩如圖法測量頻率是相當準確的,但操作較費時。同時,它隻適用於(yu) 測量頻率較低的信號。
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