示波器實(shí)驗(yàn)小論文
論文常用來指進(jìn)行各個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究和描述學(xué)術(shù)研究成果的文章，下面是關(guān)于示波器實(shí)驗(yàn)小論文的內(nèi)容，歡迎閱讀！
摘 要： 在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中正確使用示波器并及時(shí)解決遇到的問題是必不可少的。本文簡要介紹了示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法、技巧，以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題的解決方法。
關(guān)鍵詞： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 示波器 信號
示波器是測量信號波形的儀器，是應(yīng)用最廣的測量儀器之一。它不僅廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，而且成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的輔助工具。利用示波器對電子產(chǎn)品的電路進(jìn)行信號的檢測和分析，可以快速地發(fā)現(xiàn)并解決問題，因此正確分析示波器顯示波形的原理，以及熟悉使用示波器是非常有必要的，對學(xué)生以后學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，示波器原理與使用是一個(gè)必不可少的實(shí)驗(yàn)。然而，該實(shí)驗(yàn)儀器的原理復(fù)雜，大多數(shù)學(xué)生理解起來難度偏大，特別是面板旋鈕多使得學(xué)生熟悉起來很困難［１］。通過該實(shí)驗(yàn)對提高學(xué)生在信號波形測量方面的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力提高有著極其重要的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程總是會出現(xiàn)各種各樣的問題［２］，因此我結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)示波器實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，介紹一些經(jīng)驗(yàn)。
1.示波器原理的闡述
實(shí)驗(yàn)教學(xué)首先講解的就是儀器原理，但是示波器的原理比較復(fù)雜，學(xué)生掌握起來比較困難。為解決這個(gè)難題，將示波器顯示波形的原理與單擺運(yùn)動中沙漏形成波形的原理相類比，利用簡單易懂的知識對示波器的原理進(jìn)行形象的講解，使其簡化，加深學(xué)生對示波器原理的理解和掌握。在大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用類比簡化思維幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)新知識的方法效果明顯。
示波管結(jié)構(gòu)非常簡單，主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三個(gè)部分組成，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平偏轉(zhuǎn)板（x軸方向）和豎直偏轉(zhuǎn)板（y軸方向）組成。在偏轉(zhuǎn)板上加電壓，則電子束的運(yùn)動是發(fā)生偏轉(zhuǎn)，加不同的電壓，電子運(yùn)動也不一樣，從而在熒光屏上所觀察到的圖形也有所不同。如果我們在豎直偏轉(zhuǎn)板上接入待觀察的正弦交流電壓，同時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板上接入鋸齒波電壓，則電子的運(yùn)動將是水平方向的勻速直線運(yùn)動與豎直方向的簡諧振動兩個(gè)相互垂直方向上運(yùn)動的合成，屏上將顯示正弦波。
把沙漏的單擺運(yùn)動與示波器顯示波形的原理相結(jié)合進(jìn)行類比，以幫助學(xué)生理解示波器的工作原理。實(shí)踐表明示波器顯示波形的原理雖然復(fù)雜，但是利用沙漏的單擺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行類比簡化，可以很容易地讓學(xué)生理解掌握。示波器的工作原理可以如此掌握，在進(jìn)行其他物理知識的學(xué)習(xí)和物理實(shí)驗(yàn)的探討時(shí)，實(shí)驗(yàn)老師也可以采用這種類比的方法，利用學(xué)生理解的知識點(diǎn)甚至是其他學(xué)科的知識去簡化復(fù)雜的物理內(nèi)容。掌握了這種教學(xué)法，不僅可以使學(xué)生將新知識與已有的知識融會貫通，而且能使學(xué)生加深記憶和理解，為他們的學(xué)習(xí)提供極大的幫助。
2.功能鍵的使用技巧及注意事項(xiàng)
在教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器階段，應(yīng)注意示波器在使用一段時(shí)間或經(jīng)較長時(shí)間存放或修理后，應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)，示波器精度校準(zhǔn)分垂直校準(zhǔn)和時(shí)基校準(zhǔn)兩個(gè)方面。待示波器開機(jī)20分鐘后，內(nèi)部穩(wěn)定即可進(jìn)行校準(zhǔn)工作。掃描基線的校正，示波器應(yīng)用在不同的場合，會受外磁場的影響引起掃描基線發(fā)生傾斜，此時(shí)需要對掃描基線進(jìn)行校正。校正的方法：用螺絲刀調(diào)節(jié)“基線旋轉(zhuǎn)”，使掃描線和示波器的水平刻度線平行。
在示波器功能鍵的講解上要做到示波器面板上各開關(guān)、按鍵、旋鈕都要詳細(xì)地講解相關(guān)功能特性，同時(shí)進(jìn)行示范性的屏幕顯示演示，使得學(xué)生有更直觀形象的了解。要求做實(shí)驗(yàn)前學(xué)生對照儀器面板說明書，體會一些常用開關(guān)、按鍵、旋鈕的作用，如輝度、聚焦、位移、X―Y等，讓學(xué)生有一個(gè)自己獨(dú)立操作儀器的過程。
非常有必要在黑板上板示示波器使用注意事項(xiàng)及技巧：
�。�1）測試前，在不明確被測信號幅度大小，可先將示波器的VOLTS/DIV選擇開關(guān)置于最大擋，避免電壓過高而造成示波器損壞，同時(shí)避免該檔位過小往往出現(xiàn)信號顯示遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于屏幕，以至于學(xué)生誤認(rèn)為沒有信號輸入。一般選擇合適檔位使得信號顯示高度約占熒光屏高度的二分之一到三分之二之間，這樣減小在信號測量時(shí)出現(xiàn)的誤差。
�。�2）在用示波器測量頻率較低信號時(shí)，其波形不容易同步，表現(xiàn)為波形不穩(wěn)定。一般情況規(guī)定學(xué)生輸入較高頻率信號，同時(shí)仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器上的觸發(fā)電平控制（LEVEL）旋鈕，使被測信號穩(wěn)定和同步�！坝|發(fā)電平”鍵是示波器面板上眾多旋鈕中非常重要的旋鈕，其作用在眾多物理實(shí)驗(yàn)教材中只是介紹而已，通過觸發(fā)掃描使待測信號與掃描信號同步以達(dá)到圖形的穩(wěn)定，圖形不穩(wěn)定的情況在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)得最多。
�。�3）TIME/DIV（掃描速率選擇）旋鈕。此旋鈕的作用是改變加在水平偏轉(zhuǎn)板上鋸齒波掃描信號的頻率。在不明確被測信號頻率大小，可將TIME/DIV選擇掃描時(shí)間置于最小擋，避免低頻率信號一直閃動。合適的檔位是信號波形顯示2到3個(gè)周期，這樣在時(shí)間測量時(shí)可以減少誤差。
�。�4）“觸發(fā)方式”、“觸發(fā)源”和“觸發(fā)電平”的選擇。這三者選擇的不正確，往往出現(xiàn)波形不穩(wěn)定的情況，屏幕上的波形發(fā)生向左或向右的'連續(xù)移動。要使波形能夠穩(wěn)定下來，跟示波器使用的“觸發(fā)方式”、“觸發(fā)源”及“觸發(fā)電平”選擇有關(guān)，合理運(yùn)用觸發(fā)方式、觸發(fā)源來觀察信號，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握。
（5）在利薩如圖實(shí)驗(yàn)部分，為了避免視覺上的混亂，要求學(xué)生在關(guān)閉通道1的前提下再調(diào)整好通道2的信號顯示。
�。�6）示波器工作時(shí)，周圍不要放置大功率的變壓器，否則，對示波器會有很大影響和噪聲干擾。
3.示波器常見故障的分析
示波器用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用頻繁，且使用時(shí)間較長，很容易出故障。掌握示波器的常見故障的分析檢修方法，有利于縮短維修周期，避免因?yàn)閮x器故障耽誤教學(xué)。在遇到各種問題時(shí)，學(xué)生一般無法解決，往往需要教師引導(dǎo)性地解決。這就要求教師要具備解決這些問題的能力。當(dāng)然這些需要在教學(xué)中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，多途徑地提高解決問題的能力，進(jìn)而能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生排除故障。
在教學(xué)過程中，學(xué)生在出現(xiàn)問題時(shí)，經(jīng)常性地亂按功能鍵，到了后面他自己都不知道按了什么鍵，有時(shí)的確是儀器出現(xiàn)問題。教師應(yīng)該把出現(xiàn)的各種原因都考慮進(jìn)去，先考慮儀器正常是儀器參數(shù)設(shè)置的問題，再考慮儀器元件出現(xiàn)問題。例如示波器屏幕上沒有任何信號或者信號在示波器上顯示閃動的比較厲害。首先，看信號輸入端的問題即信號發(fā)生器示波器的相關(guān)設(shè)置是否正常，例如波形按鈕是否有選擇、頻率的設(shè)置是否正確，等等，然后檢查與示波器的接線，以及探頭接觸是否良好、探頭線斷線等問題，再檢查示波器相關(guān)按鍵的設(shè)置是否和信號發(fā)生器輸出信號一直，可能是學(xué)生按了所用通道的接地旋鈕，這樣信號就會對地短路，沒有任何信號輸入到示波器測量端，以及示波器電源開關(guān)有沒有打開，可以調(diào)節(jié)亮度旋鈕看是否亮度設(shè)置太低。其次，調(diào)節(jié)上下位移旋鈕和左右位移旋鈕看波形是否偏離屏幕顯示區(qū)。所以首先要求老師要一定程度的對儀器硬件有所了解，那些元件出現(xiàn)問題可能會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象，對儀器的操作那就要求非常熟悉，總之做到軟件硬件都過關(guān)。
4.結(jié)語
以上是我在示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)。在有限學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)，學(xué)習(xí)、掌握基本的儀器操作方法，讓學(xué)生做到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確，理論與實(shí)踐相結(jié)合，在掌握好基本技能的基礎(chǔ)上進(jìn)行開放式自主訓(xùn)練。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的一些問題，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生體會到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門課的作用與重要性，從而逐漸地讓學(xué)生有意識地去提高自己的動手能力。
參考文獻(xiàn)：
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