化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
七步法教您用福祿克 FLUKE示波器使用步驟
閱讀：319 發(fā)布時(shí)間：2024-12-17七步法教您用福祿克 FLUKE示波器使用步驟
(1)先預(yù)調(diào)：反時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度旋鈕到底,，豎直和水平位移轉(zhuǎn)到中間，衰減置,，掃描置于“外X檔";
(2)再開電源，指示燈亮后等待一兩分鐘進(jìn)行預(yù)熱后再進(jìn)行相關(guān)的操作;[1]
(3)先調(diào)輝度,，再調(diào)聚焦,，進(jìn)而調(diào)水平和豎直位移使亮點(diǎn)在中心合適區(qū)域;
(4)調(diào)掃描、掃描微調(diào)和X增益,，觀察掃描;
(5)把外X檔拔開到掃描范圍檔合適處,，觀察機(jī)內(nèi)提供的豎直方向按正余弦規(guī)律變化的電壓波形;
(6)把待研究的外加電壓由Y輸入和地間接入示波器，調(diào)節(jié)各檔到合適位置,，可觀察到此電壓的波形(與時(shí)間變化的圖象)(調(diào)同步極性開關(guān)可使圖象的起點(diǎn)從正半周或負(fù)半周開始;
(7)如欲觀察亮斑(如外加一直流電壓時(shí))的豎直偏移,，可把掃描調(diào)節(jié)到“外X"檔。
（不同的示波器可能操作方法不同）顯示電路包括示波管及其控制電路兩個(gè)部分,。示波管是一種特殊的電子管,，是示波器一個(gè)重要組成部分。示波管由電子槍,、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個(gè)部分組成,。
（1）電子槍
電子槍用于產(chǎn)生并形成高速、聚束的電子流,，去轟擊熒光屏使之發(fā)光,。它主要由燈絲F、陰極K,、控制極G,、第一陽極A1、第二陽極A2組成,。除燈絲外,，其余電極的結(jié)構(gòu)都為金屬圓筒，且它們的軸心都保持在同一軸線上,。陰極被加熱后,，可沿軸向發(fā)射電子；控制極相對陰極來說是負(fù)電位,，改變電位可以改變通過控制極小孔的電子數(shù)目,，也就是控制熒光屏上光點(diǎn)的亮度。為了提高屏上光點(diǎn)亮度,，又不降低對電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度,，現(xiàn)代示波管中，在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏之間還加上一個(gè)后加速電極A3,。
第一陽極對陰極而言加有約幾百伏的正電壓,。在第二陽極上加有一個(gè)比第一陽極更高的正電壓。穿過控制極小孔的電子束，在第一陽極和第二陽電位的作用下,，得到加速,，向熒光屏方向作高速運(yùn)動(dòng)。由于電荷的同性相斥,，電子束會(huì)逐漸散開,。通過第一陽極、第二陽極之間電場的聚焦作用,，使電子重新聚集起來并交匯于一點(diǎn),。適當(dāng)控制第一陽極和第二陽極之間電位差的大小，便能使焦點(diǎn)剛好落在熒光屏上,，顯現(xiàn)一個(gè)光亮細(xì)小的圓點(diǎn),。改變第一陽極和第二陽極之間的電位差，可起調(diào)節(jié)光點(diǎn)聚焦的作用,，這就是示波器的“聚焦"和“輔助聚焦"調(diào)節(jié)的原理,。第三陽極是示波管錐體內(nèi)部涂上一層石墨形成的，通常加有很高的電壓,，它有三個(gè)作用：①使穿過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以后的電子進(jìn)一步加速,，使電子有足夠的能量去轟擊熒光屏，以獲得足夠的亮度,；②石墨層涂在整個(gè)錐體上,，能起到屏蔽作用；③電子束轟擊熒光屏?xí)a(chǎn)生二次電子,，處于高電位的A3可吸收這些電子,。
(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)大都是靜電偏轉(zhuǎn)式，它由兩對相互垂直的平行金屬板組成,，分別稱為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板,。分別控制電子束在水平方向和垂直方向的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電子在偏轉(zhuǎn)板之間運(yùn)動(dòng)時(shí),，如果偏轉(zhuǎn)板上沒有加電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間無電場,，離開第二陽極后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子將沿軸向運(yùn)動(dòng),，射向屏幕的中心。如果偏轉(zhuǎn)板上有電壓,，偏轉(zhuǎn)板之間則有電場,，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子會(huì)在偏轉(zhuǎn)電場的作用下射向熒光屏的置。
如果兩塊偏轉(zhuǎn)板互相平行,，并且它們的電位差等于零,，那么通過偏轉(zhuǎn)板空間的，具有速度υ的電子束就會(huì)沿著原方向（設(shè)為軸線方向）運(yùn)動(dòng)，并打在熒光屏的坐標(biāo)原點(diǎn)上,。如果兩塊偏轉(zhuǎn)板之間存在著恒定的電位差,，則偏轉(zhuǎn)板間就形成一個(gè)電場，這個(gè)電場與電子的運(yùn)動(dòng)方向相垂直,，于是電子就朝著電位比較高的偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn),。這樣，在兩偏轉(zhuǎn)板之間的空間,，電子就沿著拋物線在這一點(diǎn)上做切線運(yùn)動(dòng),。最后，電子降落在熒光屏上的A點(diǎn),，這個(gè)A點(diǎn)距離熒光屏原點(diǎn)（0）有一段距離,，這段距離稱為偏轉(zhuǎn)量，用y表示,。偏轉(zhuǎn)量y與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓Vy成正比。同理,，在水平偏轉(zhuǎn)板上加有直流電壓時(shí),，也發(fā)生類似情況，只是光點(diǎn)在水平方向上偏轉(zhuǎn),。
（3）熒光屏示波器實(shí)物圖
熒光屏位于示波管的終端,，它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來，以便觀察,。在示波器的熒光屏內(nèi)壁涂有一層發(fā)光物質(zhì),，因而，熒光屏上受到高速電子沖擊的地點(diǎn)就顯現(xiàn)出熒光,。此時(shí)光點(diǎn)的亮度決定于電子束的數(shù)目,、密度及其速度。改變控制極的電壓時(shí),，電子束中電子的數(shù)目將隨之改變,，光點(diǎn)亮度也就改變。在使用示波器時(shí),，不宜讓很亮的光點(diǎn)固定出現(xiàn)在示波管熒光屏一個(gè)位置上,，否則該點(diǎn)熒光物質(zhì)將因長期受電子沖擊而燒壞，從而失去發(fā)光能力,。
涂有不同熒光物質(zhì)的熒光屏,，在受電子沖擊時(shí)將顯示出不同的顏色和不同的余輝時(shí)間，通常供觀察一般信號(hào)波形用的是發(fā)綠光的,，屬中余輝示波管,，供觀察非周期性及低頻信號(hào)用的是發(fā)橙黃色光的,，屬長余輝示波管；供照相用的示波器中,，一般都采用發(fā)藍(lán)色的短余輝示波管,。
折疊垂直（Y軸）放大電路
學(xué)生示波器由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，例如常用的示波管13SJ38J型,，其垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度為0.86mm/V（約12V電壓產(chǎn)生1cm的偏轉(zhuǎn)量）,，所以一般的被測信號(hào)電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大,，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上,，以得到垂直方向的適當(dāng)大小的圖形。
七步法教您用福祿克 FLUKE示波器使用步驟
由于示波管水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度也很低,，所以接入示波管水平偏轉(zhuǎn)板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經(jīng)過水平放大電路的放大以后,，再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，以得到水平方向適當(dāng)大小的圖形,。
掃描電路產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波電壓,。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上形成周期性的,、與時(shí)間成正比的水平位移,，即形成時(shí)間基線。這樣,，才能把加在垂直方向的被測信號(hào)按時(shí)間的變化波形展現(xiàn)在熒光屏上,。
折疊電源供給電路
電源供給電路：供給垂直與水平放大電路、掃描與同步電路以及示波管與控制電路所需的負(fù)高壓,、燈絲電壓等,。
由示波器的原理功能方框圖可見，被測信號(hào)電壓加到示波器的Y軸輸入端,，經(jīng)垂直放大電路加于示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板,。示波管的水平偏轉(zhuǎn)電壓，雖然多數(shù)情況都采用鋸齒電壓（用于觀察波形時(shí)）,，但有時(shí)也采用其它的外加電壓（用于測量頻率,、相位差等時(shí)），因此在水平放大電路輸入端有一個(gè)水平信號(hào)選擇開關(guān),，以便按照需要選用示波器內(nèi)部的鋸齒波電壓,，或選用外加在X軸輸入端上的其它電壓來作為水平偏轉(zhuǎn)電壓。SDS1000CML
此外,，為了使熒光屏上顯示的圖形保持穩(wěn)定,，要求鋸齒波電壓信號(hào)的頻率和被測信號(hào)的頻率保持同步。這樣,，不僅要求鋸齒波電壓的頻率能連續(xù)調(diào)節(jié),，而且在產(chǎn)生鋸齒波的電路上還要輸入一個(gè)同步信號(hào)。這樣,，對于只能產(chǎn)生連續(xù)掃描（即產(chǎn)生周而復(fù)始,、連續(xù)不斷的鋸齒波）一種狀態(tài)的簡易示波器（如國產(chǎn)SB10型等示波器）而言，需要在其掃描電路上輸入一個(gè)與被觀察信號(hào)頻率相關(guān)的同步信號(hào),，以牽制鋸齒波的振蕩頻率,。對于具有等待掃描功能（即平時(shí)不產(chǎn)生鋸齒波，當(dāng)被測信號(hào)來到時(shí)才產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波,，進(jìn)行一次掃描）的示波器（如國產(chǎn)ST-16型示波器,、SR-8型雙蹤示波器等）為了適應(yīng)各種需要，同步（或觸發(fā)）信號(hào)可通過同步或觸發(fā)信號(hào)選擇開關(guān)來選擇,，通常來源有3個(gè)：①從垂直放大電路引來被測信號(hào)作為同步（或觸發(fā)）信號(hào),，此信號(hào)稱為“內(nèi)同步"（或“內(nèi)觸發(fā)"）信號(hào)；②引入某種相關(guān)的外加信號(hào)為同步（或觸發(fā)）信號(hào),，此信號(hào)稱為“外同步"（或“外觸發(fā)"）信號(hào),，該信號(hào)加在外同步（或外觸發(fā)）輸入端；③有些示波器的同步信號(hào)選擇開關(guān)還有一檔“電源同步",，是由220V,，50Hz電源電壓，通過變壓器次級(jí)降壓后作為同步信號(hào),。
折疊波形顯示的基本原理
由示波管的原理可知,，一個(gè)直流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上時(shí)，將使光點(diǎn)在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)固定位移,，該位移的大小與所加直流電壓成正比,。如果分別將兩個(gè)直流電壓同時(shí)加到垂直和水平兩對偏轉(zhuǎn)板上，則熒光屏上的光點(diǎn)位置就由兩個(gè)方向的位移所共同決定,。
如果將一個(gè)正弦交流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上時(shí),，光點(diǎn)在熒光屏上將隨電壓的變化而移動(dòng)。當(dāng)垂直偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)正弦交流電壓時(shí),，在時(shí)間t=0的瞬間,，電壓為Vo（零值），熒光屏上的光點(diǎn)位置在坐標(biāo)原點(diǎn)0上,，在時(shí)間t=1的瞬間,，電壓為V1（正值），熒光屏上光點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn)上方的1上,，位移的大小正比于電壓V1,；在時(shí)間t=2的瞬間，電壓為V2（最大正值）,，熒光屏上的光點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)0點(diǎn)上方的2點(diǎn)上,，位移的距離正比于電壓V2,；以此類推，在時(shí)間t=3,，t=4,，…，t=8的各個(gè)瞬間,，熒光屏上光點(diǎn)位置分別為3,、4、…,、8點(diǎn),。在交流電壓的第二個(gè)周期、第三個(gè)周期……都將重復(fù)第一個(gè)周期的情況,。如果此時(shí)加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的正弦交流電壓之頻率很低,，僅為lHz～2Hz，那么,，在熒光屏上便會(huì)看見一個(gè)上下移動(dòng)著的光點(diǎn),。這光點(diǎn)距離坐標(biāo)原點(diǎn)的瞬時(shí)偏轉(zhuǎn)值將與加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時(shí)值成正比。如果加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的交流電壓頻率在10Hz～20Hz以上,，則由于熒光屏的余輝現(xiàn)象和人眼的視覺暫留現(xiàn)象,，在熒光屏上看到的就不是一個(gè)上下移動(dòng)的點(diǎn)，而是一根垂直的亮線了,。該亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定于正弦交流電壓峰一峰值的大小,。如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)正弦交流電壓，則會(huì)產(chǎn)生相類似的情況,，只是光點(diǎn)在水平軸上移動(dòng)罷了,。
如果將一隨時(shí)間線性變化的電壓（如鋸齒波電壓）加到一對偏轉(zhuǎn)板上，則光點(diǎn)在熒光屏上又會(huì)怎樣移動(dòng)呢,？當(dāng)水平偏轉(zhuǎn)板上有鋸齒波電壓時(shí),，在時(shí)間t=0瞬間，電壓為Vo（最大負(fù)值）,，熒光屏上光點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)左側(cè)的起始位置（零點(diǎn)上）,，位移的距離正比于電壓Vo；在時(shí)間t=1的瞬間,，電壓為V1（負(fù)值）,，熒光屏上光點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)左方的1點(diǎn)上，位移的距離正比于電壓V1,；以此類推,，在時(shí)間t=2，t=3,，...,t=8的各個(gè)瞬間,，熒光屏上光點(diǎn)的對應(yīng)位置是2,、3、…,、8各點(diǎn),。在t=8這個(gè)瞬間,，鋸齒波電壓由最大正值V8躍變到最大負(fù)值Vo,，則熒光屏上光點(diǎn)從8點(diǎn)極其迅速地向左移到起始位置零點(diǎn)。如果鋸齒波電壓是周期性的,，則在鋸齒波電壓的第二個(gè)周期,、第三個(gè)周期、……都將重復(fù)第一個(gè)周期的情形,。如果此時(shí)加在水平偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓頻率很低,，僅為1Hz ～2Hz，在熒光屏上便會(huì)看見光點(diǎn)自左邊起始位置零點(diǎn)向右邊8點(diǎn)處勻速地移動(dòng),，隨后光點(diǎn)又從右邊8點(diǎn)處極其迅速地移動(dòng)到左邊起始位置零點(diǎn),。上述這個(gè)過程稱為掃描。在水平軸加有周期性鋸齒波電壓時(shí),，掃描將周而復(fù)始地進(jìn)行下去,。光點(diǎn)距離起始位置零點(diǎn)的瞬時(shí)值，將與加在偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時(shí)值成正比,。如果加在偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓頻率在10Hz～20Hz以上,，則由于熒光屏的余輝現(xiàn)象和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就看到一根水平亮線,，該水平亮線的長度,，在示波器水平放大增益一定的情況下決定于鋸齒波電壓值，鋸齒波電壓值是與時(shí)間變化成正比的,，而熒光屏上光點(diǎn)的位移又是與電壓值成正比的,，因此熒光屏上的水平亮線可以代表時(shí)間軸。在此亮線上的任何相等的線段都代表相等的一段時(shí)間,。
如果將被測信號(hào)電壓加到垂直偏轉(zhuǎn)板上,，鋸齒波掃描電壓加到水平偏轉(zhuǎn)板上，而且被測信號(hào)電壓的頻率等于鋸齒波掃描電壓的頻率,，則熒光屏上將顯示出一個(gè)周期的被測信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的波形曲線（如圖5-6所示）,。由圖5-6所示可見，在時(shí)間t=0的瞬間,，信號(hào)電壓為Vo（零值）,，鋸齒波電壓為V0′（負(fù)值），熒光屏上光點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)左面,，位移的距離正比于電壓V0′,；在時(shí)間t=1的瞬間,，交流電壓為V1（正值），鋸齒波電壓為V1′（負(fù)值）,，熒光屏上光點(diǎn)在坐標(biāo)的第Ⅱ象限中,。同理，在時(shí)間t=2,，t=3,，…，t=8的瞬間,，熒光屏上光點(diǎn)分別位于2,，3，…,，8點(diǎn),。在t=8瞬間，鋸齒波電壓由最大正值V8′跳變到最大負(fù)V0′,，因而熒光屏上的光點(diǎn)也從8點(diǎn)極其迅速地向左移到起始位置0點(diǎn),。以后，在被測周期信號(hào)的第二個(gè)周期,、第三個(gè)周期……都重復(fù)第一個(gè)周期的情形,，光點(diǎn)在熒光屏上描出的軌跡也都重疊在第一次描出的軌跡上。所以,，熒光屏上顯示出來的被測信號(hào)電壓是隨時(shí)間變化的穩(wěn)定波形曲線,。