示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖象,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號(hào)的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線,還可以用它測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等以圖像形式在陰極射線管熒光屏上顯示兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系的電子測量儀器。示波器根據(jù)對(duì)不同時(shí)域測量的要求有通用示波器、存儲(chǔ)示波器和取樣示波器三類。
發(fā)展歷程
陰極射線管將電信號(hào)變成熒光屏上可見的圖像,是電子技術(shù)中一項(xiàng)極其重要的發(fā)明。
1879年,W.克魯克斯利用磁場能使真空管中陰極射線偏轉(zhuǎn),以及熒光材料在電子束轟擊下能發(fā)出熒光和磷光的原理制成了陰極射線管。
1897年,K.F.布勞恩改進(jìn)了克魯克斯管,使電子束電流可控以改變光點(diǎn)的亮度,從而制成了實(shí)用的陰極射線管,如示波管、電視顯像管等。示波器在電子測量儀器發(fā)展史中是影響最大、用途最廣、生產(chǎn)品種最多的儀器,配上適當(dāng)?shù)姆请娏繐Q能器后能測量和顯示幾乎一切物理量和動(dòng)態(tài)過程。在電子測量儀器中,示波器是一種電信號(hào)的時(shí)域測量和分析儀器;它顯示信號(hào)隨時(shí)間變化的波形,是一種非常直觀的波形分析器。第一臺(tái)電子管示波器于1931年問世,隨著晶體管、集成組件、超小型元件、器件和新型示波管的出現(xiàn),現(xiàn)代示波器的性能和結(jié)構(gòu)已有顯著的改進(jìn)。
顯著優(yōu)點(diǎn)
①非常直觀,能將波形直接顯示在熒光屏上,還可用照相方法取得永久性記錄;
②量程大,可測量從高靈敏示波器的數(shù)微伏至高壓示波器的數(shù)萬伏的信號(hào);
③輸入阻抗高,對(duì)被測系統(tǒng)影響極小;
④反應(yīng)迅速,電子束惰性極小,能顯示納秒級(jí)的快速過程;
⑤多信道,能在同一熒光屏上同時(shí)顯示幾個(gè)過程,便于觀察、比較、測量和分析;
⑥耐過載能力強(qiáng),能在惡劣環(huán)境下工作。
性能指標(biāo)
示波器的主要性能指標(biāo)是頻率范圍、靈敏度、信道數(shù)和存儲(chǔ)功能。
①頻率范圍:指-3分貝時(shí)的上限、下限頻率。一般示波器下限頻率可達(dá)直流或很低頻率,上限頻率具有重要意義,它決定可顯示的最快速過程。
②靈敏度:指偏轉(zhuǎn)一格刻度(8~10毫米)所需的輸入電壓,目前常用示波器靈敏度可達(dá)每格1~10毫伏。
③信道數(shù)目:指同時(shí)在熒光屏顯示的輸入信道的數(shù)目,最常見的為1~4個(gè)信道。
④存儲(chǔ)功能:所有示波器都可用來觀察重復(fù)性(即周期性)波形,但是,如果周期很長或是單次快速過程,普通示波器在顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍、過暗或捕捉不住等現(xiàn)象,存儲(chǔ)示波器具有存儲(chǔ)功能,能觀察上述特殊波形。