示波器的应用范围和使用原理

　　示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

　　示波器应用范围

　　示波器在进行频率测量时测量较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。照度仪正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。

　　1、在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。

　　2、在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。

　　3、在无线通讯测试中，接地电阻测试仪频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。

　　示波器的基本组成

　　（1）示波管

　　示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。

　　（2）垂直偏转系统

　　垂直偏转系统包括垂直衰减器和垂直放大器。它将垂直输人信号衰减或放大到一定幅度，输出推挽信号，加到示波管的垂直偏转板，使电子射线的垂直偏转距离正比于被测信号的瞬时值。由于示波管的偏转灵敏度甚低，所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，以得到垂直方向的适当大小的形。

　　（3）水平偏转系统

　　水平偏转系统从外触发输人端经触发电路、扫描电路、水平放大器到示波管的水平偏转板。触发电路将被测信号或外触发输人信号置换成触发脉冲启动扫描电路。由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低，所以接入示波管水平偏转板的电压（锯齿波电压或其它电压）也要先经过水平放大电路的放大以后，再加到示波管的水平偏转板上，以得到水平方向适当大小的形。

　　（4）电源供给电路

　　电源由高压电源和低压电源两部分组成，供给示波管及各组成部分所需要的直流电压和灯丝电压。消隐与增辉电路用来传送和放大增辉和消隐信号。

　　示波器的使用原理

　　示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点，在被测信号的作用下，电子束在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线，便于人们研究各种电现象的变化过程。

　　如上图所示，假设示波管的加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转点击长为L，极板间距为d，偏转电极右端到荧光屏的距离为L 1，电子的质量为m ，带电量为e。

　　首先，在加速场中，电场力对电子做功W=eU1。根据功能定理，电子在加速场中获得了。

　　接着电子以初速进入偏转电场，在电场力的作用下做a=eU2/md的类平抛运动，经过时间t=L/v，电子飞离偏转电场。由下图可知，电子离开偏转电场时偏转角的正切值为。电子离开偏转电场时的偏转距离为。

　　电子到达荧光屏时偏离中心的距离为，因为L、L 1、d都是定值，故Y2与U2成正比。所以只要在荧光屏上做适当的标度就可以根据电子束射到荧光屏时所形成的亮斑偏离中心的距离为Y2测出偏转电压U2的数值。

　　上面介绍了示波器测量电压的原理，接下来介绍荧光屏上显示波形的原因。当两对电极上都没有加电压时，电子束从金属板小孔射出后将沿直线传播，直至打在荧光屏上，在荧光屏正中央产生一亮斑，当只在Y轴的偏转电极上加偏转电压U2=U，亮斑就会偏离中心出现在Y轴上方，并且电压越大，偏移越大，如图所示。改变电压的极性，亮斑又会移至Y轴的下方。同理，若只在X轴扫描电极上加一恒定的电压，则亮斑就会出现在X轴上，如图所示。

　　当X轴与Y轴同时加上一定的电压，则会得到下面的正弦波形。