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用示波器测量时间 一．实验目的 本实验的目的是了解示波器的基本原理和结构，学习使用示波器观察波形和 测量信号周期及其时间参数。 三．实验原理 1．示波器的基本结构 示波器的结构如图3.2.2-1 所示，由示波管（又称阴极射线管）、放大系统、 衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。 为了适用于多种量程，对于不同大小的信号，经衰减器分压后，得到大小相 同的信号，经放大器放大后产生最大约20V 左右的电压送至示波管的偏转板。 示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被封装 在高真空的玻璃管内，其结构如图 3.2.2-2 所示。电子枪是示波管的核心部分， 它由阴极、栅极和阳极构成。 （1） 阴极——阴极的射线源：由灯丝（F ）和阴极（K ）构成，阴极表面涂有 脱出功较低的钡、锶氧化物，灯丝通电后，阴极被加热，大量的电子从阴 极表面逸出，在真空中自由运动从而实现电子发射。 （2 ） 栅极——辉度控制：由第一栅极G1 （又称控制级）和第二栅极G2 （又称 前加速级）构成，栅极是一个顶部有小孔的金属圆筒，它的电位低于阴极， 具有反推电子的作用，只有少量电子能通过栅极，调节栅极电压可控制通 过栅极的电子束的强弱，从而实现辉度调节。在 G1 的控制下，只有少量 电子通过栅极，G2 与A2 相连，所加电位比A1 高，G2 的正电位对阴极发 射的电子奔向荧光屏起加速作用。 （3 ） 第一阳极——聚焦：第一阳极（A ）呈圆柱形（或圆形），有好几个间壁， 1 第一阳极上加有几百伏的电压，形成一个聚焦的电场，当电子束通过此聚 焦电场时，在电场力的作用下，电子汇合于一点，结果在荧光屏上得到一 个又小又亮的光点，调节加在A1 上的电压可以达到聚焦的目的。 第二阳极——电子的加速：第二阳极（A ）上加有 1000V 以上的电压。聚 2 焦后的电子经过这个高压电场的加速获得足够的动能，使其成为一束高速的电子 流。这些能量很大的电子打在荧光屏上可引起荧光物质发光。能量越大就越亮， 但也不能太大，太大会使发光强度过大，以致烧坏荧光屏。一般来说，A2 上的 电压在1500V 左右就可以了。 （4 ） 偏转板：由两对相互垂直的金属板构成，在两对金属板上分别加以直流电 压，以控制电子束的位置，适当调节这个电压值可以把光点或波形移到荧 光屏的中间部位。偏转板除了直流电压外，还有待测物理量的信号电压， 在信号电压的作用下，光点将随信号电压的变化而变化，形成一个反映信 号电压的波形。 （5 ） 荧光屏：荧光屏（P ）上面涂有硅酸锌、钨酸镉、钨酸钙等磷光物质，能 在高能电子的轰击下发光。辉光的强度取决于电子的能量和数量。在电子 射线停止作用之后，磷光要经过一段时间才熄灭，这个时间称为余辉时间。 余辉使我们能在屏上观察到光点的连续轨迹。 自阴极发射的电子束，经过第一栅极（G ）、第二栅极（G ）、第一阳极（A ）、 1 2 1 第二阳极（A ）的加速和聚焦后，形成一个细电子束。垂直偏转板（常称y 轴） 2 及水平偏转板（常称x 轴）所形成的二维电场，使电子束发生位移，位移的大小， 与y 偏转板及x 偏转板上所加的电压有关： V y S V y y y D y V x S V x （1） x x D x