y1?A1cos(2?f1t??1) y2?A2cos(2?f2t??2)
选某一时刻两振动相位相同时作为计时起点,则?2??1??,若两振动的振幅也相同(A2?A1?A),则合成振动可以表示为
y?y1?y2?2Acos[?(f2?f1)t]cos[?(f2?f1)t??]
当f1与f2的差值远小于f1、f2时,合成振动的振幅2Acos????f2?f1?t??随时间缓慢地呈周期性变化,这种现象称为拍,振幅变化的频率叫拍频
f3?f2?f1 (7) 下图所示为拍的形成的示意图,其中,t=0时,y1与y2的相位差为?。如果信号频率f1已知且连续可调,则通过改变f1观察拍频的变化,可以判断出待测信号频率f2是大于f1还是小于f1,然后根据测得的拍频f3和(7)式就可求出待测信号的频率。
四、实验内容与步骤
1、使用练习
(1)开机准备:了解示波器面板上各功能键的作用,并把各个旋钮调到居中。 (2)打开电源开关,电源指示灯亮,稍等预热,屏上出现亮点。分别调节亮度和聚焦旋钮,使光点亮度适中、清晰。
2、观察交流信号波形并画出波形图
打开信号发生器电源开关,将其输出接CH1。调节信号发生器频率为1kHz,输出电压为4.0V,输出衰减置20dB,CH1通道偏转因数旋钮调为0.2V/格,扫描速率旋钮调为0.5ms/格,观察示波器上的波形;若波形不稳定,调节电平旋钮使之稳定;将扫描速率旋钮改为0.2ms/格,再观察示波器上的波形;画出观察到的波形图。
3、正弦信号电压与周期测量
按观察交流信号波形的输出信号频率和电压调好信号发生器,CH1通道偏转因数置为50mV/格,选择合适的扫描速率值,使屏上刻度范围内出现完整波形,将实验数据记录入下表:
4、观察李萨如图形,测量信号的频率
(1)将待测信号输入CH1通道,使示波器显示出信号波形,并估算其频率大致值。 (2)将标准已知频率信号输入CH2通道,扫描速率旋钮置X-Y(逆时针到底),调节信号幅度或改变通道偏转因数,使图形不超出荧光屏视场。
(3)根据待测信号频率的粗测值,调节CH2通道信号的频率,使示波器屏上分别出现fy:fx?nx:ny=1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形。描下李萨如图形,并在下表中记下相应的CH2通道信号的频率值fy。
5、观察“拍”现象(选做)
(1)将待测信号输入CH1通道,垂直方式选CH1,选择适当的偏转因数和扫描速率,使屏上出现合适的稳定的正弦波图形估算信号的大致频率。
(2)将可调标准信号源信号输入CH2通道,垂直方式选CH2,调节信号源,使其输出信号的频率和幅度与待测信号的大致相同。
(3)垂直方式选ADD,通道2极性选NORM,扫描速率调到合适值。调可调标准信号源信号频率,使屏上出现稳定的“拍”波形。记下此时一个“拍”波形的长度X1、标准信号源频率f1和扫描速率值。缓慢改变标准信号源频率,得到另一稳定的“拍”波形,记下此时一个“拍”波形的长度X2、标准信号源频率f2和扫描速率值。
6、关闭电源,整理仪器。
五、数据表格及数据处理
1、正弦信号电压与周期测量数据表
表1 正弦信号电压与周期测量数据记录表
信号发生器
频率(Hz) 电压示数(V) 偏转因数(V/格)
z
2、用李萨如图形测正弦信号频率
表2 用李萨如图形测量正弦信号频率数据记录表
示波器 Y(格)
扫描速率(s/格)
X(格)
nx:ny
1:1
1:2
2:3
3:4 李萨如图形
nx
ny
(待测) fx(Hz)
fy(Hz)
3、用“拍”现象测正弦信号的频率
表3 用“拍”现象测正弦信号的频率
1 2
标准信号频率(Hz)
扫描速率(ms/格)
拍长度X(格)
六、注意事项
1.双通道示波器使用说明书和函数信号发生器使用说明书在实验桌上资料夹内; 2.测信号电压时,一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足(校正位置);测信号周期时,一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足(校正位置);
3.不要频繁开关机,示波器上光点的亮度不可调得太强,也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上,如果暂时不用,把辉度降到最低即可。
4.动旋钮和按键时必是有的放矢,不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧,以免损坏按键、旋钮和示波器,电缆与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的配合方式,切忌生拉硬拽。。
5.示波器的标尺刻度盘与荧光屏不在同一平面上,之间有一定距离,读数时要尽量减小视差。
6.电压表指示的电压值是正弦信号的有效值Ueff,它与峰峰值Upp之间的关系为
Upp?22Ueff。