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本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。
2.1 荧光屏
荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。
2.2 示波管和电源系统
1.电源(Power)
示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2.辉度(Intensity)
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4.标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3 垂直偏转因数和水平偏转因数
1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调
在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从 5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2.时基选择(TIME/DIV)和微调
时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。
“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS×(1/10)=0.2μS
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4 输入通道和输入耦合选择
1.输入通道选择
输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10"位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
2.输入耦合方式
输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5 触发
第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的`Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1示波器工作原理
示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1.1示波管
阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。
1.荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。
2.电子枪及聚焦
电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。
电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。
3.偏转系统
偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中,Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
4.示波管的电源
为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。
1.2示波器的基本组成
从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的'电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。
示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。
被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。
以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。
示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。
2示波器使用
本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。
2.1荧光屏
荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。
2.2示波管和电源系统
1.电源(Power)
示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2.辉度(Intensity)
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4.标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3垂直偏转因数和水平偏转因数
1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调
在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2.时基选择(TIME/DIV)和微调
时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。
“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS×(1/10)=0.2μS
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4输入通道和输入耦合选择
1.输入通道选择
输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10"位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
2.输入耦合方式
输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5触发
第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
1.触发源(Source)选择
要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。
2.触发耦合(Coupling)方式选择
触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。
AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。
直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。
3.触发电平(Level)和触发极性(Slope)
触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。
极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
2.6扫描方式(SweepMode)
扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。
自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。
常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。
单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。
上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。
示波器的使用
预习思考题
1.示波器的功能是什么? 2.扫描同步如何理解? 3.什么是李萨如图?
1.电子示波器是用来直接显示,观察和测量电压波形机器参数的电子仪器。
2.用每一个触发脉冲产生于同触发电压所对应的触发信号的同相位点,故每次扫描起点会准确地落在同相位点于是每次扫描的起始点会准确地落在同相位点,于是每次扫描出的波形完全重复而稳定地显示被测波的波形。就是触发扫描实现同步的原理。
3.当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压且他们的频率式简单的整数比时荧光屏上出现各式各样的图形这类图形称作“李萨如图”
实验数据记录
实验仪器:
YB4320F双追踪示波器,SG1642函数信号发生器 实验步骤:
1.用示波器观察信号波形
(1)调节扫描旋钮,使示波器的扫描线至长短适当的稳定水平亮线
(2)将信号发生器接到ch1或ch2 输入上,频率选用数百或数千赫兹方式开关及触发源开关的位置与信号输入通道一致的出稳定的波形。
(3)改变输入信号电压的波形,如正弦波,三角波,方波调节扫描微调,以得到2个 (4)可以在调节其他该扫描熟悉示波器 2.用李萨如图测定频率
(1)当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压,且他们的频率式简单的整数比的的荧光屏上出现各种形式的图形,这类图形称作“李萨如图”
(2)当fg:fx=1:1时输入fg=50hz.fx=50hz ,绘出一种李萨如图 (3)当fg:fx=1:2时输入fg=300hz.fx=200hz,绘出一种李萨如图
数据处理如上
思考题
1.示波器为接通前,有那些注意事项?
2.波形不稳定时,应调节那个旋钮?
3.为了观察李萨如图,应该怎样设置按钮?
4.欲关闭示波器,首先应把那个旋钮扭到最小?
1,1。确定是否接地2。是否正确连接探头3。查看所有的终端额定值4。在是使用一个通道的情况下触发源选的通用一致
2.应调节水平微调使之稳定,再调节CH通道
3.首先示波器应该在XY轴输入正弦电压,且加上fg与fx上的频率成整数比
4.将示波器探头脱开测量电路,将输入选择开关,达到接地位置,关机,如果是模拟示波器的话,需要将聚集旋钮和亮度旋钮调低,然后在关闭电源。
示波器实验报告3
【实验目的】
1.了解示波器显示波形的原理,了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合;
2.熟悉使用示波器的基本方法,学会用示波器测量波形的电压幅度和频率; 3.观察李萨如图形。
【实验仪器】
1、双踪示波器 GOS-6021型1台 2、函数信号发生器YB1602型 1台 3、连接线 示波器专用 2根
示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。
[实验原理]
示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成,
1、示波管
如图所示,左端为一电子枪,电子枪加热后发出一束电子,电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上,屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下,位置也随之改变。在一定范围内,亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图 示波管内的偏转板
2、扫描与同步的作用
如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压,在荧光屏上看到的是一条水平线,如图
图扫描的作用及其显示
如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡,在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线,如图
如果在Y轴偏转板上加正弦电压,又在X轴偏转板上加锯齿形电压,则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移,其合成原理如图所示,描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期(频率)相同,这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同,则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开,在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形,甚至很复杂的图形。由此可见:
(1)要想看到Y轴偏转板电压的图形,必须加上X轴偏转板电压把它展开,这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变,扫描必须是线性的,即必须加锯齿波。
(2)要使显示的波形稳定,Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数,即:
fy
nn=1,2,3, fx
示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调,但要准确的满足上式,光靠人工调节还是不够的,待测电压的频率越高,越难满足上述条件。为此,在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置,称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下,再加入“同步”的作用,扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍,从而获得稳定的波形。
(1)如果Y轴加正弦电压,X轴也加正弦扫描电压,得出的图形将是李萨
如图形,如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令fy、fx分别代表Y轴和X轴电压的频率,nx代表X方向的切线和图形相切的切点数,ny代表Y方向的切线和图形相切的切点数,则有
nxfxny
李萨如图形举例表
fy
如果已知fx,则由李萨如图形可求出fy。 【实验内容】
1.示波器的调整
(1)不接外信号,进入非X-Y方式 (2)调整扫描信号的位置和清晰度 (3)设置示波器工作方式 2.正弦波形的显示
(1)熟读示波器的使用说明,掌握示波器的性能及使用方法。
(2)把信号发生器输出接到示波器的Y轴输入上,接通电源开关,把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置,使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。
3.示波器的定标和波形电压、周期的测量
(1)把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置(指示灯“VAR”熄灭)。
(2)把校准信号输出端接到Y轴输入插座
(3)把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端,用示波器测量正弦电压的幅值和周期,并和信号发生器上显示的频率值比较。
(4)选择不同幅值和频率的5种正弦波,重复步骤(3),记下测量结果。 4.李莎如图形的观测 (1) 把信号发生器后面50Hz输出信号接到X通道,而Y通道接入可调的
正弦信号
(2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到X-Y模式,调整两个通道的偏转因子,使图形正常显示 (4) 调节Y信号的频率,观测不同频率比例下的李萨如图
数据记录 1、频率测量
示波器频率计数器的测频精度 0.01% 示波器测频仪器误差3%
示波器测量电压仪器误差3%
(1) 示波器测量频率
f=57.4KHz ffEf57.43%1.722KHz
f57.41.8KHz或f572KHz
(2) 函数信号发生器测频
f=55.45 KH ffE0.0155.451%f
f55.450.56KHz或f55.40.6KHz
或0.01KH0.z0.6KHz
(3) 示波器测量电压
V1=5.68V V1V1EV5.683%0.16V或0.2V
V15.680.16V或V15.70.2V (4) 函数信号发生器测量电压
V2=5.3VV2V2EV1字5.315%0.10.81V或0.9V
V25.300.81V或V25.30.9V
注意:一般可写为后面的形式更加科学,因为原始数据的有效数字只有2位,不可能经处理后提高精度变成3个有效数字。
示波器实验报告4
【实验目的】
1、了解示波器的基本结构和工作原理,学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。
3、掌握观察利萨如图形的方法,并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。
【实验仪器】
固纬GOS-620型双踪示波器一台,GFG-809型信号发生器两台,连线若干。
【实验原理】
示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转,显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下
1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理
本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管(CRT)、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管(CRT)”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪,偏转系统和荧光屏三部分。
1)电子枪
电子枪包括灯丝F,阴极K,控制栅极G,第一阳极A1,第二阳极A2等。阴极被灯丝加热后,可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。
2)偏转系统
偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成,分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。
从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用,将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用,电子束的运动方向就会偏离轴线,
F灯丝,K阴极,G控制栅极,A1、A2第一、第二阳极,Y、X竖直、水平偏转板
图1示波管结构简图
屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移,y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场,则光点在二者的共同控制下,将在荧光屏平面二维方向上发生位移。
3)荧光屏
荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。
4)显示波形的原理
在竖直偏转板上加一交变正弦电压,可看到一条竖直的亮线,如图3所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压,使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时,在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。
当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时,荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形,当两者不成整数倍时,对于被测信号来说,每次扫描的起点都不会相同,结果造成波形在水平方向上不断的移动。为了消除这一现象,必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步”,这一功能由机内 “触发同步”电路来完成。
2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理
通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号fy加到y偏转板,将参考正弦信号fx加到x偏转板,当两者的频率之比
fyfx
是整数时,在荧光屏上将出现利萨如
图。
图5给出了几种不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动,方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切,设水平线上的切点数最多为NX,竖直线上的切点数最多为NY,则
fyfx
nx
ny
图5的第一个图形,nx2,ny4,Y轴上的信号频率fy与x轴上的信号频率
2
fx之比为,若fx已知,则fy可求。
4
【实验内容与步骤】
开机前完成以下准备工作:扫描微调、电压灵敏度微调置校准档(顺时针打死)、扫描方式(置自动)、触发源选项(置CH1或CH2)、耦合方式(置AC);按压电源按钮预热3分钟。
(2)初始化示波器面板获得“点”:辉度、聚焦、三个位置旋钮置于居中位置,扫描灵敏度置于正交模式。(五居中一归零);
(3)顺时针旋转扫描灵敏度选扭置0.2ms档获取扫描线; (4)利用CH1观察机内方波校准信号并作为待测电信号1,记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第一行;
(5)分别利用CH1与CH2两个通道观察左右两个音频信号发生器提供的10V1000Hz与15V20xHz的正弦交流信号,并作为待测电信号2与待测电信号3,记录其相关参数于黑板给出的数据记录表格第二行与第三行。
(6)扫描灵敏度选钮置正交模式,按压下触发交替旋钮,显示模式置双踪模式观测不同频率比的利萨如图形。
(7)申请课堂考核,归整仪器结束实验。
【实验数据与实验结果】
图5利萨如图
附表 电信号电压、频率的测量数据记录表(11海科曹丽安娜提供)
实验结果:详见下页附图(11海科曹丽安娜提供)
注意事项
1.信号发生器、示波器预热3分钟以后才能正常工作。
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.转动旋钮和按键时必须有的放矢,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,示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式,切忌生拉硬拽。
##结束一、实验目的及要求:
(1)了解示波器的基本工作原理。
(2)学习示波器、函数信号发生器的使用方法。
(3)学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。
二、实验原理:
1)示波器的基本组成部分:示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。
2)示波管左端为一电子枪,电子枪加热后发出一束电子,电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上,屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下,位置也随之改变。在一定范围内,亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
3)示波器显示波形的原理:如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压,在荧光屏上看到的是一条水平线,如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡,在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线,如果在Y轴偏转板上加正弦电压,又在X轴偏转板上加锯齿形电压,则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移,两个方向的位移合成就描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期(频率)相同,这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同,则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开,在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形,甚至很复杂的图形。要使显示的波形稳定,扫描必须是线性的,即必须加锯齿波;Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数。示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调,但光靠人工调节还是不够准确,所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置,称为“同步”。在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下,再加入“同步”的作用,扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍,从而获得稳定的波形。
4)李萨如图形的基本原理:如果同时从示波器的x轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两个正弦电压,则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹,这种轨迹图称为李萨如图形。李萨如图形的形成规律为:如果沿x,y分别作一条直线,水平方向的直线做多可得的交点数为N(x),竖直方向最多可得的交点数为N(y),则x和y方向输入的两正弦波的频率之比为f(x):f(y)=N(y):N(x)。
三、实验仪器:
示波器、函数信号发生器。
四、实验操作的主要步骤:
(一)示波器的使用与调节
1)将各控制旋钮置于相关位置。
2)接通电源,按下面板左下角的“POWER”钮,指示灯亮,稍待片刻,仪器进入正常工作状态。
3)经示波管灯丝预热后,屏上出现绿色亮点,调节INTEN、FOCUS、POSITION,使亮点清晰。
4)将TIME/DIV逐渐旋到2ms或5ms,观察光点由慢变快移动,直至屏上显示一条稳定的水平扫描线,按(3)使线清晰。
(二)实验内容:
1)观察正弦波波长:
a)将ACGNDDC转换开关置于AC
b)讲面板右上角的SOURCE置于CH2
c)将函数信号发生器的50Hz信号源直接输入CH2-Y输入端(红插头应接函数发生器输出的红接线柱)
d)屏上显示出正弦波(调V/DIV调节大小,TIME/DIV扫描开关使之出现正弦波,IEVEL使波形稳定)
e)改变扫描电压的频率(TIME/DIV)观察正弦波得变化,使屏上出现多个完整的波形图。
2)观察并描绘李萨如图形,测量正弦信号频率。
利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理
通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号fx加到y偏转板,将参考正弦信号fx加到x偏转板,当两者的频率之比fy/fx是整数时,在荧光屏上将出现利萨如图。
不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动,方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切,设水平线上的切点数最多为Nx,竖直线上的切点数最多为Ny,则fy/fx=Nx/Ny
五、数据记录及处理:
用李萨如图测量正弦信号频率
六、实验注意事项:
1.信号发生器、示波器预热3分钟以后才能正常工作。
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.转动旋钮和按键时必须有的放矢,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,示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式,切忌生拉硬拽。
七、趣味物理实验心得:
一个学期就要过去了,在本学期里,老师又教了很多实验,我做了许多类型的实验,让我受益菲浅,我又学会了很多东西,其中很多知识在平时的学习中都是无法学习到的,其中很多实验都开阔了我们的视野,让我们获得了许多平时课堂上得不到的知识。
通过高中以及大学两个学期的物理实验,我发现实验是物理学的基础,我们学到的许多理论都来源于实验,也学到了许多物理课上没有教到的理论。很多实验都是需要花费许多心思去学习的,也是非常复杂的。经过这一年的大学物理实验课的学习,让我收获多多。想要做好物理实验容不得半点马虎,她培养了我们耐心、信心和恒心。当然,我也发现了我存在的很多不足。我的动手能力还不够强,当有些实验需要比较强的动手能力的时侯我还不能从容应对,实验就是为了让你动手做,去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。现在,大学生的动手能力越来越被人们重视,大学物理实验正好为我们提供了这一平台让我们去锻炼自己的动手能力。我的学习方式还有待改善,当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成。伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。唯有实验才是检验理论正确与否的唯一方法。为了要使你的理论被人接受,你必须用事实来证明。
拓展阅读:示波器实验小论文
摘要:
在物理实验教学中正确使用示波器并及时解决遇到的问题是必不可少的。本文简要介绍了示波器实验教学的方法、技巧,以及实验中出现的问题的解决方法。
关键词:
大学物理实验教学、示波器、信号
示波器是测量信号波形的仪器,是应用最广的测量仪器之一。它不仅广泛应用于实验室,而且成为现代工业不可缺少的辅助工具。利用示波器对电子产品的电路进行信号的检测和分析,可以快速地发现并解决问题,因此正确分析示波器显示波形的原理,以及熟悉使用示波器是非常有必要的,对学生以后学习和工作有很大的帮助。在大学物理实验教学中,示波器原理与使用是一个必不可少的实验。然而,该实验仪器的原理复杂,大多数学生理解起来难度偏大,特别是面板旋钮多使得学生熟悉起来很困难[1]。通过该实验对提高学生在信号波形测量方面的实践能力、创新能力,以及理论联系实际的能力提高有着极其重要的作用。在实验教学过程总是会出现各种各样的问题[2],因此我结合大学物理实验示波器实验中出现的问题,介绍一些经验。
1.示波器原理的阐述
实验教学首先讲解的就是仪器原理,但是示波器的原理比较复杂,学生掌握起来比较困难。为解决这个难题,将示波器显示波形的原理与单摆运动中沙漏形成波形的原理相类比,利用简单易懂的知识对示波器的原理进行形象的讲解,使其简化,加深学生对示波器原理的理解和掌握。在大学生物理实验教学中利用类比简化思维帮助学生理解和学习新知识的方法效果明显。
示波管结构非常简单,主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成,偏转系统由水平偏转板(x轴方向)和竖直偏转板(y轴方向)组成。在偏转板上加电压,则电子束的运动是发生偏转,加不同的电压,电子运动也不一样,从而在荧光屏上所观察到的图形也有所不同。如果我们在竖直偏转板上接入待观察的正弦交流电压,同时在水平偏转板上接入锯齿波电压,则电子的运动将是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的简谐振动两个相互垂直方向上运动的合成,屏上将显示正弦波。
把沙漏的单摆运动与示波器显示波形的原理相结合进行类比,以帮助学生理解示波器的工作原理。实践表明示波器显示波形的原理虽然复杂,但是利用沙漏的单摆运动实验对其进行类比简化,可以很容易地让学生理解掌握。示波器的工作原理可以如此掌握,在进行其他物理知识的学习和物理实验的探讨时,实验老师也可以采用这种类比的方法,利用学生理解的知识点甚至是其他学科的知识去简化复杂的物理内容。掌握了这种教学法,不仅可以使学生将新知识与已有的知识融会贯通,而且能使学生加深记忆和理解,为他们的学习提供极大的帮助。
2.功能键的使用技巧及注意事项
在教师准备实验仪器阶段,应注意示波器在使用一段时间或经较长时间存放或修理后,应重新进行校准,示波器精度校准分垂直校准和时基校准两个方面。待示波器开机20分钟后,内部稳定即可进行校准工作。扫描基线的校正,示波器应用在不同的场合,会受外磁场的影响引起扫描基线发生倾斜,此时需要对扫描基线进行校正。校正的方法:用螺丝刀调节“基线旋转”,使扫描线和示波器的水平刻度线平行。
在示波器功能键的讲解上要做到示波器面板上各开关、按键、旋钮都要详细地讲解相关功能特性,同时进行示范性的屏幕显示演示,使得学生有更直观形象的了解。要求做实验前学生对照仪器面板说明书,体会一些常用开关、按键、旋钮的作用,如辉度、聚焦、位移、X―Y等,让学生有一个自己独立操作仪器的过程。
非常有必要在黑板上板示示波器使用注意事项及技巧:
(1)测试前,在不明确被测信号幅度大小,可先将示波器的VOLTS/DIV选择开关置于最大挡,避免电压过高而造成示波器损坏,同时避免该档位过小往往出现信号显示远远大于屏幕,以至于学生误认为没有信号输入。一般选择合适档位使得信号显示高度约占荧光屏高度的二分之一到三分之二之间,这样减小在信号测量时出现的误差。
(2)在用示波器测量频率较低信号时,其波形不容易同步,表现为波形不稳定。一般情况规定学生输入较高频率信号,同时仔细调节示波器上的触发电平控制(LEVEL)旋钮,使被测信号稳定和同步。“触发电平”键是示波器面板上众多旋钮中非常重要的旋钮,其作用在众多物理实验教材中只是介绍而已,通过触发扫描使待测信号与扫描信号同步以达到图形的稳定,图形不稳定的情况在学生实验中出现得最多。
(3)TIME/DIV(扫描速率选择)旋钮。此旋钮的作用是改变加在水平偏转板上锯齿波扫描信号的频率。在不明确被测信号频率大小,可将TIME/DIV选择扫描时间置于最小挡,避免低频率信号一直闪动。合适的档位是信号波形显示2到3个周期,这样在时间测量时可以减少误差。
(4)“触发方式”、“触发源”和“触发电平”的选择。这三者选择的不正确,往往出现波形不稳定的情况,屏幕上的波形发生向左或向右的连续移动。要使波形能够稳定下来,跟示波器使用的“触发方式”、“触发源”及“触发电平”选择有关,合理运用触发方式、触发源来观察信号,要求学生在实验中掌握。
(5)在利萨如图实验部分,为了避免视觉上的混乱,要求学生在关闭通道1的前提下再调整好通道2的信号显示。
(6)示波器工作时,周围不要放置大功率的变压器,否则,对示波器会有很大影响和噪声干扰。
3.示波器常见故障的分析
示波器用于实验教学使用频繁,且使用时间较长,很容易出故障。掌握示波器的常见故障的分析检修方法,有利于缩短维修周期,避免因为仪器故障耽误教学。在遇到各种问题时,学生一般无法解决,往往需要教师引导性地解决。这就要求教师要具备解决这些问题的能力。当然这些需要在教学中不断地总结经验,多途径地提高解决问题的能力,进而能够更好地指导学生排除故障。
在教学过程中,学生在出现问题时,经常性地乱按功能键,到了后面他自己都不知道按了什么键,有时的确是仪器出现问题。教师应该把出现的各种原因都考虑进去,先考虑仪器正常是仪器参数设置的问题,再考虑仪器元件出现问题。例如示波器屏幕上没有任何信号或者信号在示波器上显示闪动的比较厉害。首先,看信号输入端的问题即信号发生器示波器的相关设置是否正常,例如波形按钮是否有选择、频率的设置是否正确,等等,然后检查与示波器的接线,以及探头接触是否良好、探头线断线等问题,再检查示波器相关按键的设置是否和信号发生器输出信号一直,可能是学生按了所用通道的接地旋钮,这样信号就会对地短路,没有任何信号输入到示波器测量端,以及示波器电源开关有没有打开,可以调节亮度旋钮看是否亮度设置太低。其次,调节上下位移旋钮和左右位移旋钮看波形是否偏离屏幕显示区。所以首先要求老师要一定程度的对仪器硬件有所了解,那些元件出现问题可能会出现什么样的现象,对仪器的操作那就要求非常熟悉,总之做到软件硬件都过关。
4.结语
以上是我在示波器实验教学实践中总结的一些经验。在有限学习时间内,学习、掌握基本的仪器操作方法,让学生做到实验目标明确,理论与实践相结合,在掌握好基本技能的基础上进行开放式自主训练。教师应引导学生解决实验中遇到的一些问题,提高学生的创新能力,使学生体会到大学物理实验这门课的作用与重要性,从而逐渐地让学生有意识地去提高自己的动手能力。
参考文献:
[1]刘淑聪,郭纯生,王薇,彭宏伟.示波器操作与使用的实践教学研究[J].中国现代教育装备,2010,17,(105):20-23.
[2]张磊.浅谈示波器的实验教学[J].大学物理实验,2008,21,(3):12-14.
[3]张锐波,彭永昱,俞诚.示波器电子运动规律与波形显示关系研究[J].大学物理实验,2009,22,(4):45-47.
一、 实验目的
1.熟悉面板控制件各开关旋钮的功能和调节使用方法。
2.学会用示波器观测电信号的波形及电压、频率、周期等参数
二、实验仪器
YB4328示波器、YB1602函数信号发生器
三、 示波器的使用
1.示波器
①双踪示波器一般有五种工作方式,即“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”三种
单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。
②为了显示稳定的被测信号波形,“触发源选择”开关一般选为“内”触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。
③触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于“常态”,通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示。
④适当调节“扫描速率”及“Y轴灵敏度”旋钮使屏幕上显示1-2个周期的被测信号波形。在测量幅值时,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。在测量周期时,应注意将
“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮的位置。
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”旋钮指示值(v/div)的乘积,即可得到交流电压的峰峰值Up-p:
Up-p=(V/div)×div
根据被测信号波形一个周期在屏幕水平方向所占的格数(div或cm)与“扫速”旋钮指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值:
T=(S/div)×div,f=1/T
2. 函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。 通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。
注意:函数信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。
四、实验内容及步骤
1.用校正信号对示波器进行自检
(1) 扫描基线调节
将示波器的工作方式开关置于“单踪CH1”(触发CH1或CH2),触发方式开关置于“自动”。开启电源开关预热后,调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮,
线。再调节“X位移”和“Y位移”使基线位于屏幕的中间位置。(若基线与水平刻度线有夹角,可以用螺丝刀调节“光迹旋转”电位器,使基线与水平刻度线重合。)
(2)测试“校正信号”波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过探头引入选定的Y通道(CH1或CH2),将Y轴输入耦合方式开关置于“AC(交流)”或“DC(直流)”,触发源选择开关置“内”,内触发源选择开关置“CH1”或“CH2”。调节X轴“扫描速率”旋钮(t/div)和Y轴“输入灵敏度”旋钮(V/div),使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
2.用示波器测量信号电压和周期
调节信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为1KHz、10KHz,有效值均为1V的正弦波信号。改变示波器“t/div”及“V/div”等旋钮,测量信号源输出电压峰峰值及信号周期。
五、小结与注意事项
1.信号发生器、示波器预热几分钟以后才能正常工作。
2.测试过程中合理选择量程,并牢记将“微调”开关置于“校准”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。
6.从左往右依次是;校准信号输出端、输出一千赫兹、0.6伏的方波
示波器相关知识拓展:
示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
①普通示波器。电路结构简单,频带较窄,扫描线性差,仅用于观察波形。
②多用示波器。频带较宽,扫描线性好,能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器,测量的准确度可达±5%。
③多线示波器。采用多束示波管,能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形,没有时差,时序关系准确。
④多踪示波器。具有电子开关和门控电路的结构,可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差,时序关系不准确。
⑤取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示,有效频带可达GHz级。
⑥记忆示波器。采用存储示波管或数字存储技术,将单次电信号瞬变过程、非周期现象和超低频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中,以供重复测试。⑦数字示波器。内部带有微处理器,外部装有数字显示器,有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形,又可显示字符。被测信号经模一数变换器(A/D变换器)送入数据存储器,通过键盘操作,可对捕获的波形参数的数据,进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算,并显示出答案数字。
一、示波器的介绍:
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像。
示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
示波器显示的是信号电压随时间的变化。因此,示波器可以用来测量信号的频率,周期,信号的上升沿/下降沿,信号的过冲,信号的噪声,信号间的时序关系等等。
在示波器显示屏上,横坐标(X)代表时间,纵坐标(Y)代表电压,(注:如果示波器有测量电流的功能,纵坐标还代表电流。)还有就是比较少被关注的-亮度(Z),在TEK的DPO示波器中,亮度还表示了出现概率(它用16阶灰度来表示出现概率)。
二、示波器的基本作用:
用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器,由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外,还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。
三、示波器的分类:
(1)按照信号的不同分类
模拟示波器采用的是模拟电路(示波管,其基础是电子枪)电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。
数字示波器则是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止,随后,数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO),数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。
模拟示波器要提高带宽,需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起,成果累累,大有全面取代模拟示波器之势,模拟示波器的确从前台退到后台。
(2)按照结构和性能不同分类
①普通示波器:电路结构简单,频带较窄,扫描线性差,仅用于观察波形。
②多用示波器:频带较宽,扫描线性好,能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器,测量的准确度可达±5%。
③多线示波器:采用多束示波管,能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形,没有时差,时序关系准确。
④多踪示波器:具有电子开关和门控电路的结构,可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差,时序关系不准确。
⑤取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示,有效频带可达GHz级。
⑥记忆示波器:采用存储示波管或数字存储技术,将单次电信号瞬变过程、非周期现象和超低频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中,以供重复测试。
⑦数字示波器:内部带有微处理器,外部装有数字显示器,有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形,又可显示字符。被测信号经模一数变换器(A/D变换器)送入数据存储器,通过键盘操作,可对捕获的波形参数的数据,进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算,并显示出答案数字。
四、简约介绍示波器的基本构造:
显示电路
显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。
(1)电子枪
电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流,去轰击荧光屏使之发光。
(2)偏转系统
示波管的偏转系统大都是静电偏转式,它由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。
(3)荧光屏
荧光屏位于示波管的终端,它的作用是将偏转后的电子束显示出来,以便观察。
Y轴放大电路
由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量),所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的图形。
X轴放大电路
由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压(锯齿波电压或其它电压)也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的图形。
扫描同步电路
扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线。这样,才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。
电源供给电路
电源供给电路:供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。
五、示波器的使用方法:
示波器虽然分成好几类,各类又有许多种型号,但是一般的示波器除频带宽度、输入灵敏度等不完全相同外,在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型双踪示波器为例介绍。
(一)面板装置SR-8型双踪示波器的面板图如图所示。其面板装置按其位置和功能通常可划分为3大部分:显示、垂直(Y轴)、水平(X轴)。现分别介绍这3个部分控制装置的作用。
1.显示部分主要控制件为:
(1)电源开关。
(2)电源指示灯。
(3)辉度 调整光点亮度。
(4)聚焦调整光点或波形清晰度。
(5)辅助聚焦 配合“聚焦”旋钮调节清晰度。
(6)标尺亮度调节坐标片上刻度线亮度。
(7)寻迹 当按键向下按时,使偏离荧光屏的光点回到显示区域,而寻到光点位置。
(8)标准信号输出1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端,用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。
2.Y轴插件部分
(1)显示方式选择开关用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB 工作状态的控制件,具有五种不同作用的显示方式:
“交替”:当显示方式开关置于“交替”时,电子开关受扫描信号控制转换,每次扫描都轮流接通YA或YB 信号。当被测信号的频率越高,扫描信号频率也越高。电
子开关转换速率也越快,不会有闪烁现象。这种工作状态适用于观察两个工作频率较高的信号。
“断续”:当显示方式开关置于“断续”时,电子开关不受扫描信号控制,产生频率固定为200kHz方波信号,使电子开关快速交替接通YA和YB。由于开关动作频率高于被测信号频率,因此屏幕上显示的两个通道信号波形是断续的。当被测信号频率较高时,断续现象十分明显,甚至无法观测;当被测信号频率较低时,断续现象被掩盖。因此,这种工作状态适合于观察两个工作频率较低的信号。
“YA”、“YB ”:显示方式开关置于“YA ”或者“YB ”时,表示示波器处于单通道工作,此时示波器的工作方式相当于单踪示波器,即只能单独显示“YA”或“YB ”通道的信号波形。
“YA + YB”:显示方式开关置于“YA + YB ”时,电子开关不工作,YA与YB 两路信号均通过放大器和门电路,示波器将显示出两路信号叠加的波形。
(2)“DC-⊥-AC”Y轴输入选择开关,用以选择被测信号接至输入端的耦合方式。置于“DC”是直接耦合,能输入含有直流分量的交流信号;置于“AC”位置,实现交流耦合,只能输入交流分量;置于“⊥”位置时,Y轴输入端接地,这时显示的时基线一般用来作为测试直流电压零电平的参考基准线。
(3)“微调V/div”灵敏度选择开关及微调装置。灵敏度选择开关系套轴结构,黑色旋钮是Y轴灵敏度粗调装置,自10mv/div~20v/div分11档。红色旋钮为细调装置,顺时针方向增加到满度时为校准位置,可按粗调旋钮所指示的数值,读取被测信号的幅度。当此旋钮反时针转到满度时,其变化范围应大于2.5倍,连续调节“微调”电位器,可实现各档级之间的灵敏度覆盖,在作定量测量时,此旋钮应置于顺时针满度的“校准”位置。
(4)“平衡” 当Y轴放大器输入电路出现不平衡时,显示的光点或波形就会随“V/div”开关的“微调”旋转而出现Y轴方向的位移,调节“平衡”电位器能将这种位移减至最小。
(5)“↑↓” Y轴位移电位器,用以调节波形的垂直位置。
(6)“极性、拉YA ”YA 通道的极性转换按拉式开关。拉出时YA 通道信号倒相显示,即显示方式(YA+ YB )时,显示图像为YB - YA 。
(7)“内触发、拉YB ”触发源选择开关。在按的位置上(常态) 扫描触发信号分别取自YA 及YB 通道的输入信号,适应于单踪或双踪显示,但不能够对双踪波形作时间比较。当把开关拉出时,扫描的触发信号只取自于YB 通道的输入信号,因而它适合于双踪显示时对比两个波形的时间和相位差。
(8)Y轴输入插座采用BNC型插座,被测信号由此直接或经探头输入。
3.X轴插件部分
(1)“t/div” 扫描速度选择开关及微调旋钮。X轴的光点移动速度由其决定,从0.2μs~1s共分21档级。当该开关“微调”电位器顺时针方向旋转到底并接上开关后,即为“校准”位置,此时“t/div”的指示值,即为扫描速度的实际值。
(2)“扩展、拉×10”扫描速度扩展装置。是按拉式开关,在按的状态作正常使用,拉的位置扫描速度增加10倍。“t/div”的指示值,也应相应计取。采用“扩展 拉×10”适于观察波形细节。
(3)“→←” X轴位置调节旋钮。系X轴光迹的水平位置调节电位器,是套轴结构。外圈旋钮为粗调装置,顺时针方向旋转基线右移,反时针方向旋转则基线左移。置于套轴上的小旋钮为细调装置,适用于经扩展后信号的调节。
(4)“外触发、X外接”插座采用BNC型插座。在使用外触发时,作为连接外触发信号的插座。也可以作为X轴放大器外接时信号输入插座。其输入阻抗约为1MΩ。外接使用时,输入信号的峰值应小于12V。
(5)“触发电平”旋钮 触发电平调节电位器旋钮。用于选择输入信号波形的触发点。具体地说,就是调节开始扫描的时间,决定扫描在触发信号波形的哪一点上被触发。顺时针方向旋动时,触发点趋向信号波形的正向部分,逆时针方向旋动时,触发点趋向信号波形的负向部分。
(6)“稳定性”触发稳定性微调旋钮。用以改变扫描电路的工作状态,一般应处于待触发状态。调整方法是将Y轴输入耦合方式选择(AC-地-DC)开关置于地档,将V/div开关置于最高灵敏度的档级,在电平旋钮调离自激状态的情况下,用小螺丝刀将稳定度电位器顺时针方向旋到底,则扫描电路产生自激扫描,此时屏幕上出现扫描线;然后逆时针方向慢慢旋动,使扫描线刚消失。此时扫描电路即处于待触发状态。在这种状态下,用示波器进行测量时,只要调节电平旋钮,即能在屏幕上获得稳定的波形,并能随意调节选择屏幕上波形的起始点位置。少数示波器,当稳定度电位器逆时针方向旋到底时,屏幕上出现扫描线;然后顺时针方向慢慢旋动,使屏幕上扫描线刚消失,此时扫描电路即处于待触发状态。
(7)“内、外” 触发源选择开关。置于“内”位置时,扫描触发信号取自Y轴通道的被测信号;置于“外”位置时,触发信号取自“外触发X 外接”输入端引入的外触发信号。
(8)“AC”“AC(H)”“DC”触发耦合方式开关。“DC”档,是直流藕合状态,适合于变化缓慢或频率甚低(如低于100Hz)的触发信号。“AC”档,是交流藕合状态,由于隔断了触发中的直流分量,因此触发性能不受直流分量影响。“AC(H)”档,是低频抑制的交流耦合状态,在观察包含低频分量的高频复合波时,触发信号通过高通滤波器进行耦合,抑制了低频噪声和低频触发信号(2MHz以下的低频分量),免除因误触发而造成的波形幌动。
(9)“高频、常态、自动”触发方式开关。用以选择不同的触发方式,以适应不同的被测信号与测试目的。“高频”档,频率甚高时(如高于5MHz),且无足够的幅度使触发稳定时,选该档。此时扫描处于高频触发状态,由示波器自身产生的高频信号(200kHz信号),对被测信号进行同步。不必经常调整电平旋钮,屏幕上即能显示稳定的波形,操作方便,有利于观察高频信号波形。“常态”档,采用来自Y轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描,是常用的触发扫描方式。“自动”挡,扫描处于自动状态(与高频触发方式相仿),但不必调整电平旋钮,也能观察到稳定的波形,操作方便,有利于观察较低频率的信号。
(10)“+、-”触发极性开关。在“+”位置时选用触发信号的上升部分,在“-”位置时选用触发信号的下降部分对扫描电路进行触发。
(二)使用步骤
用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线,在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。
下面介绍用示波器观察电信号波形的使用步骤。
1.选择Y轴耦合方式
根据被测信号频率的高低,将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。
2.选择Y轴灵敏度
根据被测信号的大约峰-峰值(如果采用衰减探头,应除以衰减倍数;在耦合方式取DC档时,还要考虑叠加的直流电压值),将Y轴灵敏度选择V/div开关(或Y轴衰减开关)置于适当档级。实际使用中如不需读测电压值,则可适当调节Y轴灵敏度微调(或Y轴增益)旋钮,使屏幕上显现所需要高度的波形。
3.选择触发(或同步)信号来源与极性
通常将触发(或同步)信号极性开关置于“+”或“-”档。
4.选择扫描速度
根据被测信号周期(或频率)的大约值,将X轴扫描速度t/div(或扫描范围)开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值,则可适当调节扫速t/div微调(或扫描微调)旋钮,使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的边沿部分,则扫速t/div开关应置于最快扫速档。
5.输入被测信号
被测信号由探头衰减后(或由同轴电缆不衰减直接输入,但此时的输入阻抗降低、输入电容增大),通过Y轴输入端输入示波器。
六、示波器使用前的检查:
示波器初次使用前或久藏复用时,有必要进行一次能否工作的简单检查和进行扫描电路稳定度、垂直放大电路直流平衡的调整。示波器在进行电压和时间的定量测试时,还必须进行垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准。示波器能否正常工作的检查方法、垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准方法,由于各种型号示波器的校准信号的幅度、频率等参数不一样,因而检查、校准方法略有差异。
示波器的使用实验报告
示波器的使用实验报告1
在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1 示波器工作原理
示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1.1 示波管
阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。
1、荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。
2、电子枪及聚焦
电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。
电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。
3、偏转系统
偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中,Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
4、示波管的电源
为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。
1.2 示波器的基本组成
从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。
示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。
被测信号①接到“Y“输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的'被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。
以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。
示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。
2 示波器使用
本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。
2.1 荧光屏
荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。
2.2 示波管和电源系统
1、电源(Power)
示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2、辉度(Intensity)
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3、聚焦(Focus)
聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4、标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3 垂直偏转因数和水平偏转因数
1、垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调
在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从 5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2、时基选择(TIME/DIV)和微调
时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。
“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS×(1/10)=0.2μS
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4 输入通道和输入耦合选择
1、输入通道选择
输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10”位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
2、输入耦合方式
输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5 触发
第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
(1) 掌握ISE 13.2集成开发环境和Modelsim软件的使用方法;
(2) 熟悉S6 Card实验板的`使用方法。
(3) 掌握使用Verilog HDL语言实现常用组合逻辑和时序逻辑的方
法。
(4) 了解Chipscope的功能与使用方法。
(1) 熟悉S6 CARD实验板;
(2) 熟悉ISE集成开发环境;
(4)m序列产生器仿真与在板Chipscope调试。
module m_seq_gen(
reg state;//定义变量state,为寄存器型,位宽为4
always @(posedge clk or negedge reset)//当clk上升沿来到或者reset下降沿来到,//触发敏感事件,执行以下程序
state
state
state
assign seq = state; //连续赋值,将state第一位值赋给seqEndmodule
module test_m;
reg clk;
// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
m_seq_gen uut (
.clk(clk),
clk = 0;
reset = 0;
// Wait 100 ns for global reset to finish
#100;
reset = 0;
#50 reset = 1;
always #10 clk = ~clk;//产生测试时钟,延时10s后使时钟取反endmodule
板子上拨码开关的6、7、8和1、2、3分别作为加法器的输入,D1-D4 LED灯分别表示cout和sum,拨动拨码开关,观察
运算后,寄存器移位,运算出的值赋给第一个寄存器,构成新的系统寄存器状态值。
第一行为时钟信号,第二行为重置信号,第三行为输出的m序列。
扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。
自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。
常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。
单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。
上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。
示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1.1 示波管
阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。
1.荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。
2.电子枪及聚焦
电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。
电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。
3.偏转系统
偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中,Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
4.示波管的电源
为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。
1.2 示波器的基本组成
从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。
示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。
被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。
以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。
示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。
示波器是测量信号波形的仪器,是应用最广的测量仪器之一。它不仅广泛应用于实验室,而且成为现代工业不可缺少的辅助工具。利用示波器对电子产品的电路进行信号的检测和分析,可以快速地发现并解决问题,因此正确分析示波器显示波形的原理,以及熟悉使用示波器是非常有必要的,对学生以后学习和工作有很大的帮助。在大学物理实验教学中,示波器原理与使用是一个必不可少的实验。然而,该实验仪器的原理复杂,大多数学生理解起来难度偏大,特别是面板旋钮多使得学生熟悉起来很困难。通过该实验对提高学生在信号波形测量方面的实践能力、创新能力,以及理论联系实际的能力提高有着极其重要的作用。在实验教学过程总是会出现各种各样的问题,因此我结合大学物理实验示波器实验中出现的问题,介绍一些经验。
1、示波器原理的阐述
实验教学首先讲解的就是仪器原理,但是示波器的原理比较复杂,学生掌握起来比较困难。为解决这个难题,将示波器显示波形的原理与单摆运动中沙漏形成波形的原理相类比,利用简单易懂的知识对示波器的原理进行形象的讲解,使其简化,加深学生对示波器原理的理解和掌握。在大学生物理实验教学中利用类比简化思维帮助学生理解和学习新知识的方法效果明显。
示波管结构非常简单,主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成,偏转系统由水平偏转板(x轴方向)和竖直偏转板(y轴方向)组成。在偏转板上加电压,则电子束的运动是发生偏转,加不同的电压,电子运动也不一样,从而在荧光屏上所观察到的图形也有所不同。如果我们在竖直偏转板上接入待观察的正弦交流电压,同时在水平偏转板上接入锯齿波电压,则电子的运动将是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的简谐振动两个相互垂直方向上运动的合成,屏上将显示正弦波。
把沙漏的单摆运动与示波器显示波形的原理相结合进行类比,以帮助学生理解示波器的工作原理。实践表明示波器显示波形的原理虽然复杂,但是利用沙漏的单摆运动实验对其进行类比简化,可以很容易地让学生理解掌握。示波器的工作原理可以如此掌握,在进行其他物理知识的学习和物理实验的探讨时,实验老师也可以采用这种类比的方法,利用学生理解的知识点甚至是其他学科的知识去简化复杂的物理内容。掌握了这种教学法,不仅可以使学生将新知识与已有的知识融会贯通,而且能使学生加深记忆和理解,为他们的学习提供极大的帮助。
2、功能键的使用技巧及注意事项
在教师准备实验仪器阶段,应注意示波器在使用一段时间或经较长时间存放或修理后,应重新进行校准,示波器精度校准分垂直校准和时基校准两个方面。待示波器开机20分钟后,内部稳定即可进行校准工作。扫描基线的校正,示波器应用在不同的场合,会受外磁场的影响引起扫描基线发生倾斜,此时需要对扫描基线进行校正。校正的方法:用螺丝刀调节“基线旋转”,使扫描线和示波器的水平刻度线平行。
在示波器功能键的讲解上要做到示波器面板上各开关、按键、旋钮都要详细地讲解相关功能特性,同时进行示范性的屏幕显示演示,使得学生有更直观形象的了解。要求做实验前学生对照仪器面板说明书,体会一些常用开关、按键、旋钮的作用,如辉度、聚焦、位移、X―Y等,让学生有一个自己独立操作仪器的过程。
非常有必要在黑板上板示示波器使用注意事项及技巧:
(1)测试前,在不明确被测信号幅度大小,可先将示波器的VOLTS/DIV选择开关置于最大挡,避免电压过高而造成示波器损坏,同时避免该档位过小往往出现信号显示远远大于屏幕,以至于学生误认为没有信号输入。一般选择合适档位使得信号显示高度约占荧光屏高度的二分之一到三分之二之间,这样减小在信号测量时出现的误差。
(2)在用示波器测量频率较低信号时,其波形不容易同步,表现为波形不稳定。一般情况规定学生输入较高频率信号,同时仔细调节示波器上的触发电平控制(LEVEL)旋钮,使被测信号稳定和同步。“触发电平”键是示波器面板上众多旋钮中非常重要的旋钮,其作用在众多物理实验教材中只是介绍而已,通过触发扫描使待测信号与扫描信号同步以达到图形的稳定,图形不稳定的情况在学生实验中出现得最多。
(3)TIME/DIV(扫描速率选择)旋钮。此旋钮的作用是改变加在水平偏转板上锯齿波扫描信号的频率。在不明确被测信号频率大小,可将TIME/DIV选择扫描时间置于最小挡,避免低频率信号一直闪动。合适的档位是信号波形显示2到3个周期,这样在时间测量时可以减少误差。
(4)“触发方式”、“触发源”和“触发电平”的选择。这三者选择的不正确,往往出现波形不稳定的情况,屏幕上的波形发生向左或向右的连续移动。要使波形能够稳定下来,跟示波器使用的“触发方式”、“触发源”及“触发电平”选择有关,合理运用触发方式、触发源来观察信号,要求学生在实验中掌握。
(5)在利萨如图实验部分,为了避免视觉上的混乱,要求学生在关闭通道1的前提下再调整好通道2的信号显示。
(6)示波器工作时,周围不要放置大功率的变压器,否则,对示波器会有很大影响和噪声干扰。
3、示波器常见故障的分析
示波器用于实验教学使用频繁,且使用时间较长,很容易出故障。掌握示波器的常见故障的分析检修方法,有利于缩短维修周期,避免因为仪器故障耽误教学。在遇到各种问题时,学生一般无法解决,往往需要教师引导性地解决。这就要求教师要具备解决这些问题的能力。当然这些需要在教学中不断地总结经验,多途径地提高解决问题的能力,进而能够更好地指导学生排除故障。
在教学过程中,学生在出现问题时,经常性地乱按功能键,到了后面他自己都不知道按了什么键,有时的确是仪器出现问题。教师应该把出现的各种原因都考虑进去,先考虑仪器正常是仪器参数设置的问题,再考虑仪器元件出现问题。例如示波器屏幕上没有任何信号或者信号在示波器上显示闪动的比较厉害。首先,看信号输入端的问题即信号发生器示波器的相关设置是否正常,例如波形按钮是否有选择、频率的设置是否正确,等等,然后检查与示波器的接线,以及探头接触是否良好、探头线断线等问题,再检查示波器相关按键的设置是否和信号发生器输出信号一直,可能是学生按了所用通道的接地旋钮,这样信号就会对地短路,没有任何信号输入到示波器测量端,以及示波器电源开关有没有打开,可以调节亮度旋钮看是否亮度设置太低。其次,调节上下位移旋钮和左右位移旋钮看波形是否偏离屏幕显示区。所以首先要求老师要一定程度的对仪器硬件有所了解,那些元件出现问题可能会出现什么样的现象,对仪器的操作那就要求非常熟悉,总之做到软件硬件都过关。
4、结语
以上是我在示波器实验教学实践中总结的一些经验。在有限学习时间内,学习、掌握基本的仪器操作方法,让学生做到实验目标明确,理论与实践相结合,在掌握好基本技能的基础上进行开放式自主训练。教师应引导学生解决实验中遇到的一些问题,提高学生的创新能力,使学生体会到大学物理实验这门课的作用与重要性,从而逐渐地让学生有意识地去提高自己的动手能力。
【实验题目】
示波器的原理和使用
【实验目的】
1、了解示波器的基本机构和工作原理,掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。
2、学会使用示波器观测电信号波形和电压副值以及频率。
3、学会使用示波器观察李萨如图并测频率。
【实验原理】
1、示波器都包括几个基本组成部分:
示波管(阴极射线管)、垂直放大电路(Y放大)、水平放大电路(X放大)、扫描信号电路(锯齿波发生器)、同步电路、电源等。
2、李萨如图形的原理:
如果示波器的X和Y输入时频率相同或成简单整数比的两个正弦电压,则荧光屏上将呈现特殊的光点轨迹,这种轨迹图称为李萨如图形。
如果作一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框,则图形与此框相切时,横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y与X输入的两正弦信号的频率之比,即fy:fx=nx:ny。
【实验仪器】
示波器×1,信号发生器×2,信号线×2。
【实验内容】
1、基础操作:
了解示波器工作原理的基础上阅读所用机器的说明书,了解每个旋钮的作用。其中最主要也是经常使用的旋钮为横向和纵向两个。横向旋钮是控制扫描时间的旋钮,调节时表现为荧光屏上显示波形发生横向的压缩或展开;纵向旋钮是调节垂直放大电路的旋钮,调节时表现为荧光屏上显示波形发生纵向的展开或压缩,次旋钮为两个,分别控制示波器的两个输入信号。
明确操作步骤及注意事项后,接通示波器电源开关。先找到扫描线并调至清晰。
2、观测李萨如图形:
向CH1、CH2分别输入两个信号源的正弦波,“扫描时间”的“粗调”旋钮置于“X—Y”方式(即使两路信号进行合成)。调出不同比值的李萨如图形来,画出草图,并分析图形的特点与两个信号频率之间的关系。绘出所观察到的各种频率比的李萨如图形。
设fx=1000Hz为约定真值,依次求出另一信号发生器的输出频率fy,并与该信号发生器读数值f′y进行比较,一一求出它们的相对误差。
【实验数据】
【实验结果】
【误差分析】
1、两台信号发生器不协调。
2、桌面振动造成的影响。
3、示波器上显示的荧光线较粗,取电压值时的荧光线间宽度不准,使电压值不准。
4、取正弦周期时肉眼调节两荧光线间宽度不准,导致周期不准。
5、机器系统存在系统误差。
6、fy选取时上下跳动,可能取值不准。
本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。
2.1荧光屏
荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。
2.2示波管和电源系统
1.电源(Power)
示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2.辉度(Intensity)
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4.标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3垂直偏转因数和水平偏转因数
1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调
在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的`电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于"校准"位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2.时基选择(TIME/DIV)和微调
时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。
"微调"旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS×(1/10)=0.2μS
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4输入通道和输入耦合选择
1.输入通道选择
输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到"×1"位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到"×10"位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
2.输入耦合方式
输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择"地"时,扫描线显示出"示波器地"在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择"直流"方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5触发
第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
1.触发源(Source)选择
要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。
2.触发耦合(Coupling)方式选择
触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。
AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。
直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。
3.触发电平(Level)和触发极性(Slope)
触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。
极性开关用来选择触发信号的极性。拨在"+"位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在"-"位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
2.6扫描方式(SweepMode)
扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。
自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。
常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。
单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。
上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。
一般而言,只有实践能克服经验的错误,在现实生活中,我们常常会用到报告。报告怎么写才好呢?与“化学实验报告”相关的讨论是本文的重要内容,我们在这里为您提供可供参考的信息和思路!
一、实验目的:
1、掌握溶解、过滤、蒸发等实验的操作技能。
2、理解过滤法分离混合物的化学原理。
3、体会过滤的原理在生活生产等社会实际中的应用。
二、实验原理:
粗盐中含有泥沙等不溶性杂质,以及可溶性杂质如:Ca2+,Mg2+,SO42—等、不溶性杂质可以用过滤的方法除去,然后蒸发水分得到较纯净的精盐。
三、仪器和用品:
托盘天平,量筒,烧杯,玻璃棒,药匙,普通漏斗,铁架台(带铁圈),蒸发皿,酒精灯,火柴,蒸发皿。
试剂:粗盐、蒸馏水。
四、实验操作:
1、溶解:
①称取约4g粗盐。
②用量筒量取约12ml蒸馏水。
③把蒸馏水倒入烧杯中,用药匙取一匙粗盐放入烧杯中边加边用玻璃棒搅拌,一直加到粗盐不再溶解时为止。观察溶液是否浑浊。
2、过滤:
将滤纸折叠后用水润湿使其紧贴漏斗内壁并使滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿,倾倒液体的烧杯口要紧靠玻璃棒,玻璃棒的末端紧靠有三层滤纸的一边,漏斗末端紧靠承接滤液的烧杯的内壁。慢慢倾倒液体,待滤纸内无水时,仔细观察滤纸上的剩余物及滤液的颜色、滤液仍浑浊时,应该再过滤一次。
3、蒸发
把得到的澄清滤液倒入蒸发皿、把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热。同时用玻璃棒不断搅拌滤液等到蒸发皿中出现较多量固体时,停止加热、利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
4、用玻璃棒把固体转移到纸上,称量后,回收到教师指定的容器。
五、现象和结论:
粗盐溶解时溶液浑浊,蒸发时蒸发皿中随着加热的时间的延长,蒸发皿中逐渐析出晶体。
结论:过滤可以出去粗盐中的不溶性杂质。
【关键词】初中化学;实验教学;学习兴趣;重要性
引言
近年来,随着中国教育体制的不断变革,素质教育更加注重培养学生的实际动手操作能力。初中化学是一门实验科学,而实验是进行科学研究的重要手段,因此学校要在初中化学教学中结合实验教学的方法,这样不但可以提高学生学习化学的兴趣,发挥学生的主观能动性,还可以培养学生的发散思维、创新思维,逐渐培养学生科学严谨的学习态度。实验教学不仅是化学教学的重要组成部分,同时它也是当前应试教育向素质教育转型的重要标志。
1.学校重视初中化学实验教学的重大意义和影响
人教版初中化学大纲明确规定:“要求学生初步学会观察和记录实验现象,能够根据实验现象分析得出初步的结论,并如实书写实验报告;要求学生遵守实验室规则,注意安全操作。”其目的在于从根本上摒弃过去单一的教育体制,将传统的应试教育逐步转化为新型的素质教育。通过实验教学的方法,让学生掌握使用实验仪器的技能,激发学生学习化学知识的兴趣,培养学生的创新思维,不断提高学生的动手操作能力,使学生能充分的发挥自身的主观能动性。学校应把化学知识理论和实验教学二者有机结合起来,培养学生的观察能力、合作能力,让学生亲自动手去完成书本上的课后操作实验,自己观察记录实验结果,这种实验教学方法更有利于提高学校的整体教学质量和水平,促进学校发展。
2.目前我国初中化学教学中实验教学的具体方法
2.1化学实验教学中的演示实验法
根据人教版初中化学教学大纲规定:“初中化学课本中有31项演示实验,在各章节中共安排了85个课堂演示实验,实验包括对化学概念、原理的阐述;对元素化合物知识的分析、验证和实验基本操作技能等。”由此可见,实验教学对化学教学具有十分重大的影响。例如:Na2CO3和盐酸的反应实验。老师将少量的稀盐酸滴入碳酸钠溶液是不会看到气泡出现,如果继续滴加盐酸才会看到气泡,这是因为发生了如下反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl。只有在化学教学课程中直接运用演示实验的方法才能让学生更加直观的感受实验现象,把原先只能通过想象的实验结论直接呈现在学生眼前,激发学生学习化学的兴趣。因此教师要利用实验教学的优势来培养学生的创新思维。
2.2化学实验教学中的小组学习法
初中化学的实验教学不但是为了激发学生学习化学的兴趣,而是要求学生通过观察不同的实验现象认识其原理,使学生通过小组合作学习综合讨论思考得出结论。从而达到使学生认识整个物质世界的目的。教师可以根据初中化学教材布置课后实验作业,让学生以小组为单位进行合作学习,书写实验报告,使学生在轻松的过程中学习化学原理。例如:水加热沸腾实验。实验材料可以取材于日常生活中的废弃物品,实验操作过程也简单易懂。具体实验步骤如下:①首先,在烧杯里放入适量水将烧杯放在石棉网上,然后把温度计插入水里。②其次,把酒精灯点着给烧杯加热。③然后,观察实验现象水在沸腾的时候,有大量气泡迅速产生,温度在98℃保持不变。④最后,得出实验结论:水在沸腾时,温度保持不变。学生做好实验后,要把器材整理好。通过一个简单的小组合作实验,可以使学生更好的分析、探究、总结实验现象最终得出结论,这有利于培养学生的观察分析能力和动手操作能力,也有利于学生对于知识的掌握和理解。
3.初中化学教学中实验教学发挥的积极作用
3.1调动学生学习化学知识的热情,培养学生发散思维
初中化学实验教学从根本上把复杂抽象的化学现象直观具体的呈现在学生面前,极大的调动了学生学习化学的热情和兴趣,使学生被变化万千的化学实验现象所吸引,从而热爱化学。通过让学生观察“神奇”的化学现象,将传统的实验教学和现代多媒体教学方法相结合,充分发挥二者优势,让学生养成独立思考的学习习惯,更有利于激发学生的想象力和创造力,进而逐步培养学生的发散思维和创造思维。
3.2培养学生实际动手操作能力,激发学习潜能
化学实验教学不仅是利用千变万化的实验现象来激发学生的兴趣,而是为了提高学生的动手操作能力,因此只有让学生亲自进行化学实验,动手去完成老师布置的实验作业,及时观察总结分析实验结果,才能提高学生的观察力从而激发学习潜能。例如:观察对比锌与稀硫酸、镁与稀硫酸不同的反应现象能得出什么结论?这就要求学生运用已有的化学知识结合实际操作进行实验从而进行分析总结,得出实验结论,有利于培养学生的观察动手能力,同时使学生自己去发现化学中的奥秘,提高学习化学的热情。
结束语
综上所述,实验教学在初中化学教学中具有十分重要的作用,它是化学教学的重要组成部分,同时也是提高化学教学质量的有效方式。目前我国科技信息技术快速发展,不同学科间的联系也更为密切,自然科学与社会科学相互渗透、紧密结合,这就要求我们要领会化学学科其中的奥秘,对我们的日常生活会有很大的帮助。基于此,教师在化学教学的过程中要更加注重发挥实验教学的巨大作用,培养学生的动手操作能力、实际观察能力、创新思维能力等。通过实验教学的方法,提高学生学习化学的热情,使学生真正爱上化学。
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中图分类号:G633.8 文献标识码:B文章编号:1008-925X(2012)11-0214-02
摘 要 形象思维的基本特点是形象性、非逻辑性、粗略性和想象性。初中化学中的形象材料特别多,初中化学的化学用语包括元素、化学式、化学方程式等内容,对它们的掌握和理解,一方面要求学生通过实物及其变化来认识它们,反过来还要使学生能通过这些化学符号来认识和记忆它们所代表的具体物质及其变化,特别是对初学者,往往要通过从具体到抽象,再从抽象到具体几个反复的认识过程,才能掌握好化学用语。在这个过程中形象思维起着基础作用。因此初中化学教学中有着丰富的形象思维材料,可以训练、培养和发展学生的形象思维能力。
关键词 形象思维;初中化学;化学实验;化学教学
初中化学用语的教学,首先,要求学生会读、写、用,特别强调书写化学用语的规范性和真实性。其次,要求学生会想,化学用语不完全具备直观形象性,运用形象思维,通过想象,把化学用语和它所反映的物质形象地联系起来,易于理解和记忆。从实验为基础研究化学,是化学教学的一大特点。化学实验教学是训练和培养形象思维的最佳场所。初中化学实验是通过感知而获得物质及其变化的感性认识。这是认知的第一步。因此化学实验不仅仅是让学生学会观察现象,更重要的是怎样利用这些感性材料去思考问题,经历和体验化学实验,“看到”化学现象背后的本质。即必须对感性材料认识进行加工,进入理解阶段,提高到理性认识,这样才能认识物质的本质特性及其变化规侓。在化学实验教学中,要让学生亲自动手多做实验。在操作中去观察化学现象,去体验化学变化规侓的奥妙。笔者有过十几年的初中化学教学经验,下面就形象思维在初中化学教学中的作用略谈几点看法,希望得到各位同行们的斧斫。
1 形象思维在化学基本概念教学中的作用
要想学好基本概念,就要注重概念的引入,尤其是初中化学概念的引入更应注重引入方法。中学生感性认识比较丰富,而抽象思维能力较差,所以应多用一些学生们熟悉的例子、实验进行引入,尽量使引入达到一种复杂问题简单化的效果。比如,初中化学第二章分子概念的引入,我是这样设计的:我手中拿一根大粉笔,使劲搓碎,学生很明显地看到粉笔末掉下来,然后又拿一块泥土同样捏碎,再趁热打铁举一些类似的例子,使学生有一个感性认识.物质是由更小的粒子构成的,粒子和粒子之间有一种东西联系着,破坏它需要力,这种粒子在化学上叫分子,然后再深入讲述这个概念的本质内涵。通过这样的引入,学生很容易接受分子这个概念而不感到化学难学.如果一开始就采用专业性术语去引入,学生则感到化学很难学,从而一开始就失去兴趣造成不必要的学习障碍,这是不利于化学学习的。因此,不断探索基本概念的引入方法,是很重要的。
2 激发学生学习化学的兴趣,提高学生学习化学的主动性和积极性
初中化学教学是化学教育的启蒙阶段。初中学生年龄孝好奇心强,他们学习化学的动机往往是以满足好奇心和感兴趣为主的。化学实验教学的首要任务是如何激发学生对学习化学的兴趣,并使这种“短暂”的兴趣能够稳定地保持并得以发展,从而提高他们学习化学的主动性和积极性。我在教学中主要抓以下三点。课堂教学中的演示实验,最能调动学生的情绪,激发他们学习的兴趣和求知欲。人教版新教材按照义务教育新大纲规定的31项演示实验内容,在各章节中共安排了85个课堂演示实验。这些实验有的是对化学概念、原理的阐述,有的是对元素化合物知识的分析、验证,有的则属于实验基本操作技能。对这些演示实验,我全部安排在45分钟课堂教学中完成,并力求做到演示操作规范、实验现象明显、分析表述准确简练。对部分演示实验装置或实验操作还作了适当的补充和改进,以增强实验效果。例如,在§2-1分子这一节教学中,补充了氨的挥发、碘在酒精中扩散(溶散)的实验,加深了学生对分子运动的感性认识。学生反映这样学既能理解,又记得牢。
3 养成良好实验习惯,指导科学的学习方法,培养学生的能力和创新精神
在初中化学实验教学中注意使学生养成良好的实验习惯;是培养学生科学态度的重要措施。良好的实验习惯应包括:正确使用仪器、规范的实验操作、认真观察并记录实验现象、如实完成实验报告、遵守实验室规则、注意节约药品和实验安全等。我在教学中注意从科学态度、规范操作上给学生进行示范,对学生遵守实验室规则提出严格要求,对如何观察、记录、实验现象、填写实验报告则加以具体指导。例如,学生在做“实验八:酸的性质”分组实验时,对盐酸与带锈铁钉的反应,在实验过程中不仅可看到铁钉表面的锈斑被盐酸所溶解,铁钉表面变得光亮,而且由于使用的盐酸过量,过量的盐酸和铁会继续发生反应,还可以看到铁钉表面有气泡冒出的现象。因此,在填写实验报告时,我要求学生将实验所观察到的所有现象如实填出并对所产生的现象作出相应的解释,以此来培养学生实事求是的科学态度。每次实验结束,我都要留出3-5分钟,让学生清洗实验仪器、整理药品,保持桌面整洁,养成良好的实验习惯。科学的学习方法的训练和培养,对初中学生来说,需要有教师的指导。学生初学化学实验基本操作时,我除了在课堂上演示规范的实验操作让学生模仿外,还将操作要点以“口诀”的方式介绍给学生,如往试管里装入粉末状药品要“一 斜、二送、三直立”;装块状药品要“一横、二放、三慢竖”;液体药品取用的要点是“瓶塞倒放、两口紧挨、缓慢倾倒、加盖放回”放手吸试剂、悬空滴液体、管口勿触壁”;以及酒精灯的使用要注意“两查、两不、两禁止”。
一:目的要求
绘制在p下环已烷-乙醇双液系的气----液平衡图,了解相图和相率的基本概念 掌握测定双组分液系的沸点的方法 掌握用折光率确定二元液体组成的方法
二:仪器 试剂
实验讨论。
在测定沸点时,溶液过热或出现分馏现象,将使绘出的相图图形发生变化?
答:当溶液出现过热或出现分馏现象,会使测沸点偏高,所以绘出的相图图形向上偏移。
讨论本实验的主要误差来源。
答:本实验的主要来源是在于,给双液体系加热而产生的液相的组成并不固定,而是视加热的时间长短而定 因此而使测定的折光率产生误差。
三:被测体系的选择
本实验所选体系,沸点范围较为合适。由相图可知,该体系与乌拉尔定律比较存在严重偏差。作为有最小值得相图,该体系有一定的典型义意。但相图的液相较为平坦,再有限的学时内不可能将整个相图精确绘出。
四:沸点测定仪
仪器的设计必须方便与沸点和气液两相组成的测定。蒸汽冷凝部分的设计是关键之一。若收集冷凝液的凹形半球容积过大,在客观上即造成溶液得分馏;而过小则回因取太少而给测定带来一定困难。连接冷凝和圆底烧瓶之间的连接管过短或位置过低,沸腾的液体就有可能溅入小球内;相反,则易导致沸点较高的组分先被冷凝下来,这样一来,气相样品组成将有偏差。在华工实验中,可用罗斯平衡釜测的平衡、测得温度及气液相组成数据,效果较好。
五:组成测定
可用相对密度或其他方法测定,但折光率的测定快速简单,特别是需要样品少,但为了减少误差,通常重复测定三次。当样品的折光率随组分变化率较小,此法测量误差较大。
六:为什么工业上常生产95%酒精?只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精?
答:因为种种原因在此条件下,蒸馏所得产物只能得95%的酒精。不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精,95%酒精还含有5%的水,它是一个沸点为的共沸物,在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分,所以利用分馏法不能除去5%的水。工业上无水乙醇的制法是先在此基础上加入一定量的苯,再进行蒸馏。
一、初中化学实验教学现状分析
随着素质教育和新课程改革的不断推进,相比以往,广大中学化学教师对化学实验的重视程度日趋提高,化学实验教学对提高中学生科学素养、创新能力起到了无可替代的重要作用.但是应看到,目前的中学化学实验教学中还从在者不容乐观的现象,值得我们深思和改进.
1.在以“成绩论英雄”的背景下,迫使部分教师对实验教学重视程度不够
当前,多数学校受传统应试教育和评价制度的影响,在评价教师时主要依据还是教师所带班级的考试成绩,迫使部分教师在培养学生的科学素养和创新能力时,眼光过于短浅,只是盲目追求考试成绩,因此,在平时的化学教学中重理论教学而轻视实验教学.为了使学生在考试中取得一个高分数,部分教师的教学方法单一,主要采用讲授法;甚至有的教师认为“做实验不如讲实验”,“讲实验不如背实验”,只要学生考试时会动笔考实验就行,不会动手做实验无关紧要;还有一部分教师错误地认为做实验是浪费时间,通过讲实验可以节省时间,又便于突出和促进学生把握有关实验知识要点,继而提高所谓的教学效率.其实,这样教出来的学生一遇到实物就束手无策,不知道如何动手,更不知道如何思维,仅仅只会一种机械的记忆和背诵.
2.多数学生从小没有形成良好的科学实验习惯
我国近代教育家叶圣陶先生说过:“教育就是培养习惯”,俄国教育家乌申斯基又说过:“良好的习惯是人在他的神经系统中所储存的资本”.学生良好的学习习惯,对他今后的发展将起着重要作用.但对于我国的中学生而言,从小到初中他们对实验对的接触是极其少的,所以很多学生由于从小没有动手的习惯,没有探究问题的爱好和欲望,教师在布置实验探究任务时,是希望学生能自觉主动地进行实验探究活动,结果学生却不知道从哪里入手,也不知道实验的目的是什么,如何去观察实验现象,如何记录实验数据等等.很多学生一说做实验就精神来了,别以为每个学生都是有目的地准备开展实验探究活动,其实他们当中有一些是抱着好玩的心理进实验室的,他们认为实验课好看、热闹、没有课堂作业.有时一节课下来有的学生没有动过手,完全是一个看客.
3.教育主管部门或学校对实验设备的投资明显不足
据权威机构调查研究,许多地方教育主管部门或学校对化学实验室的建设不予以重视,资金投入不足,尤其是在边远山区,许多学校的化学实验设备落后、器材不够、不全、甚至没有专门的化学实验室及专门的、专业的实验管理人员,使得化学实验教学难以有效实施.
以上诸多因素制约了实验教学的开展,作为一名初中化学教师我们怎样去面对和改变这些现状,如何去适应新课改的要求,这也是我以后努力的方向.
二、提高初中化学实验教学效果的策略
1.学校管理层和教师要转变理念
中学化学实验教学的现状在很大程度上与教师的理念有关,要促进和提高学生科学素养,教师转变观念首当其冲.一是学校管理层和教师要正视学生的升学率.要充分认识到学生在未来社会的作用与价值,要着眼于学生的未来和为社会和国家培养真正的人才,而不是急功近利、急于求成,暂时追求表面的效果.
2.教师要培养和激发学生对化学实验的兴趣
初中学生正处于接受新事物较快,对新事物充满好奇的年龄,他们的学习动机基本都是以满足自己的好奇心和自己的爱好兴趣为主的.而初中化学是他们第一次接触化学的时候,对化学充满好奇的时候,恰恰化学实验中千变万化的实验现象正是化学的魅力所在,可以满足学生的好奇心.因此,教师可以利用化学实验现象来激发学生学习化学的兴趣.比如,为什么对着水吹气,水不变浑浊,而对着澄清的石灰水吹气,石灰水变浑浊了;为什么紫色的石蕊是变色龙,遇到酸就变红,遇到碱就变蓝;为什么一氧化碳在空气中燃烧会发出蓝色的火焰;等等.教师及时提出问题.唤出学生心灵深处的求知欲望.经过师生之间、同学之间的讨论,很快得出正确的结论.看得出,此时同学们学习情绪高涨,学习兴趣浓厚,学习效果明显.
3.教师要培养学生良好的化学实验习惯和科学的实验方法
在初中化学实验教学中注意使学生养成良好的实验习惯,是培养学生科学态度的重要措施.良好的实验习惯包括:正确使用仪器、规范的实验操作、认真观察并记录实验现象、如实完成实验报告、遵守实验室规则、注意节约药品和实验安全等.教师在教学中注意从科学态度、规范操作上给学生进行示范,对学生遵守实验室规则提出严格要求,对如何观察、记录、实验现象、填写实验报告则加以具体指导.例如,学生在做“酸的性质”分组实验时,对盐酸与带锈铁钉的反应,在实验过程中不仅观察到铁钉表面的锈斑被盐酸所溶解,铁钉表面变得光亮,而且由于使用的盐酸过量,过量的盐酸和铁会继续发生反应,还观察到铁钉表面有气泡冒出的现象.因此,在填写实验报告时,要求学生将实验所观察到的所有现象如实填出并对所产生的现象作出相应的解释,以此来培养学生实事求是的科学态度.每次实验结束,我都要留出5分钟,让学生清洗实验仪器、整理药品,保持桌面整洁,养成良好的实验习惯.
对初中学生来说,科学的学习方法的培养和训练,需要有教师的正确指导.尤其是学生初学化学实验基本操作时,除了教师在课堂上演示规范的实验操作让学生模仿外,还将操作要点以“口诀”的方式介绍给学生,如过滤时,要“一贴,二低,三靠”.在二氧化碳的实验室制法教学时,侧重让学生自己通过阅读教材,回忆对氧气实验室制法,归纳出“气体实验室制法的思路和方法”,并以此指导对二氧化碳实验室制法的研究,使学生既学习了知识,又掌握知识的方法并能加以应用.
一、噪音作业安全守则
(一)噪音作业劳工必需戴用听力防护具。
(二)过量噪音曝露会造成重听,听力损失永远无法治疗。
(三)听力防护具如耳罩、耳塞等在噪音未达鼓膜前予以减低噪音量。
(四)噪音工作区内戴用耳罩或耳塞以仍能听到警报信号为原则。 (五)戴用听力防护具建议
1.公司医务人员将指导如何戴用听力防护具。
2.适应戴用听力防护具,由短时间戴用而至整个工作日戴用,建议戴用时间表如下
3.若第五天以后戴用听力防护具仍觉得不舒服,找公司医务人员协助。
变形、硬化时送安全卫生单位更换。
5.听力防护具若遗失时,应即至安全卫生单位领取戴用。
6.耳塞每日至少用肥皂水清洁一次。 (附)记住下列事项:
(一)最佳听力防护具系适合您戴用它。
(二)正确的戴用听力防护具可达良好保护的目的,小的漏泄将破坏防护具保护其有效
性。
(三)说话咀嚼东西等会使耳塞松动,必须随时戴好。
(四)耳塞保持清洁,不会发生皮肤刺激或其它反应。。
二、化学作业安全守则:
(一)工作安排注意事项:
工作人员必须依照指示及标准操作法工作,不得擅自改变工作方法。
面具、手套、雨靴及围兜等防护器具。
易燃物及其它化学品,必须分别摆放,加以明显标示防止误取用。所有的容器必须为标准或指定使用的容器。
4. 盛装化学品的容器,如有破裂应立即清出,移送安全地点,妥善处理。
5. 防护手套使用前,必须检查,检查方法如下:将手套内充气,捏紧入口,往前压使膨胀若膨胀后又萎缩或有漏气现象,即表示该手套已破裂。
6. 破裂或已腐蚀不堪的手套及使用二天以上的手套不得再使用。
7. 手套等防护具,使用后必须用清水冲洗。
8. 不得将酸类与易燃物互混或倾注于同一排出道。
9. 工作中不得嬉戏,更不得以化学品做与工作无关的试验或其它使用。
废弃易燃物应予适当的处理,不得随意排弃,以免危险。
11.化学品应贮放于规定地方,走道及任何通道,不得贮放化学品。
12.工作场所,应设紧急淋浴器,并应能随时提供大量的水,以应付紧急情况的冲洗。
设施,不得误。
14.工作间不可将工作物投掷于槽内,以免酸碱泼溅于外或面部衣物。
15.酸液应置于完全不与其它物冲击处。
16.倾倒酸液时,须将酸瓶置于特制架上。
17.如有工作物不慎坠入酸液中时,须用挂钩取出。
(二)搬运:
面罩或眼罩、口罩、手套及防酸胶鞋。
2.在搬运化学物质地区 ,应把地面清理平坦干净,注意防止滑溜。
倾倒、滑倒等意外事故的发生。
4.使用手推车搬运化学物质时,先检查车辆状况,且不得倒拉或跑步。
5.不幸被酸液灼伤要迅速以大量清水冲洗,并作紧急救护,必要时应送医院做进一步治疗检查。
(三)异常事故的处理:
1. 停止作业,立即通知作业主管。 2. 确认异常事故的原因及种类。
作业主管及人员采取的措施。
①修护人员、技术人员进行检修工作。 ②由作业主管及人员自行调整异常状况。
③在有发生灾害的可能时,应即疏散作业人员。
(四)急救:
1. 最重要者应迅速洗除化学物,并迅速的将伤者移离污染场所。
2. 与皮肤接触迅速以大量的水冲去。与皮肤的触面积太广时应脱去衣服,并维持至少十五分钟以上的冲洗。
3. 与眼睛接触,即使少量进入眼睛也应以大量水冲洗十五分钟以上。可使用洗眼器,从水管流出的温和水流,或清洁容器倒出均可。在冲洗十五分钟后疼痛仍存在,冲洗仍应再延长十五分钟。伤者最好急送眼科。
为了保障您的最大利益,申请书范文网编辑精心修改了这篇“生物实验报告”,我们将持续分享该领域的知识和经验,供各位参考。众所周知,实践是验证真理的唯一准则,而总结一段工作或学习经验的过程中,撰写报告是与上级领导交流沟通的绝佳机会。
质粒DNA的提取、纯化及检测
姓名:XXX学号:2011001400XX年级:20XX级生物基地班 实验日期:2013年9月16日—30日组别:6组 同组者:XX
一、【实验目的】
1、掌握碱变性提取法提取大肠杆菌中质粒DNA的原理和方法。
2、学习并掌握凝胶电泳进行DNA的分离纯化的实验原理。
3、学习并掌握凝胶的制备及电泳方法。
4、学习并掌握凝胶中DNA的分离纯化方法。
二、【实验原理】
1、质粒DNA的制备方法
质粒(Plasmid)是独立存在于染色体外、能自主复制并能稳定遗传的一种环状双链DNA分子,分布于细菌、放线菌、真菌以及一些动植物细胞中,但在细菌细胞中含量最多。细菌质粒大小介于1~200Kb之间,是应用最多的质粒类群,在细菌细胞内它们利用宿主细胞的复制机构合成质粒自身的DNA。
质粒DNA的制备包括质粒分子大小、碱基组成和结构等特点以及质粒DNA的用途进行选择。本实验选择碱裂解法提取质粒DNA。
2、质粒DNA的提取——碱变性提取法
在细菌细胞中,染色体DNA和质粒DNA均被释放出来,但是两者变性与复性所依赖的溶pH值不同。在pH值高达高盐溶液调节碱性溶液至中性时,变性的质粒DNA可恢复原来的共价闭合环状超螺旋结构而溶解于溶液中;但染色体DNA不能复性,而是与不稳定的大分子RNA、蛋白质—SDS复合物等一起形成缠连的、可见的白色絮状沉淀。这种沉淀通过离心,与复性的溶于溶液的质粒DNA分离。溶于上清液的质粒DNA,可用无水乙醇和盐溶液,使之凝聚而形成沉淀。由于DNA和RNA性质类似,乙醇沉淀
DNA的同时,也伴随着RNA沉淀,可利用RNaseA将RNA降解。质粒DNA溶液中的RNaseA以及一些可溶性蛋白,可通过酚/氯仿抽提除去,最后获得纯度较高的质粒DNA。
3、凝胶电泳进行DNA分离纯化
电泳(electrophoresis)是带电物质在电场中向着与其电荷相反的电极方向移动的现象。各种生物大分子在一定pH条件下,可以解离成带电荷的离子,在电场中会向相反的电极移动。凝胶是支持电泳介质,它具有分子筛效应。含有电解液的凝胶在电场中,其中的电离子会发生移动,移动的速度可因电离子的大小形态及电荷量的不同而有差异。利用移动速度差异,就可以区别各种大小不同的分子。因而,凝胶电泳可用于分离、鉴定和纯化DNA的片段,是分子生物学的核心技术之一。
凝胶电泳技术操作简单而迅速,分辨率高,分辨范围广。此外,凝胶中DNA的位置可以用低浓度荧光插入染料如溴化乙锭(ethidium bromide,EB)或SYBR Gold染色直接观察到,甚至含量少至20pg的双链DNA在紫外激发下也能直接检测到。需要的话,这些分离的DNA条带可以从凝胶中回收,用于各种各样目的的实验。
分子生物学中,常用的两种凝胶为琼脂糖(agarose)和聚丙烯酰胺凝胶。这两种凝胶能灌制成各种形状、大小和孔径,也能以许多不同的构型和方位进行电泳。聚丙烯酰胺凝胶分辨率高,使用于较小分子核酸(的分离和蛋白质电泳。它的分辨率非常高,长度上相差,小片段DNA(最适合在恒定轻度和方向的电场中水平方向的琼脂糖凝胶内电泳分离。琼脂糖凝胶电泳易于操作,适用于核酸电泳,测定DNA的相对分子质量,分离经限制酶水解的DNA的片段,进一步纯化DNA等。
琼脂糖凝胶电泳是一种常用的方法。在溶液中,由于核酸有磷酸基而带有负电荷,在电场中向正极移动。DNA在琼脂糖凝胶中的电泳迁移率主要取决于DNA分子的构象、琼脂糖浓度、电泳所用电场、缓冲液和温度。
三、【实验材料】
1、实验仪器
培养皿、接种环、三角瓶、酒精灯、恒温振荡培养箱、、高速离心机、漩涡振荡器、微量移液器、不同型号枪头、天平、制胶槽、梳子、电泳仪、吸管、量筒、微波炉、灭菌锅、恒温水浴锅、试剂瓶、卫生纸和记号笔、手套等。
2、实验试剂
LB培养基,抗生素Ap(氨苄青霉素),溶液Ⅰ,溶液Ⅱ,溶液Ⅲ,RNaseA母液,TE缓冲液,饱和酚,氯仿/异戊醇混合液,酚/氯仿/异戊醇(PCI)混合液,预冷无水乙醇,TAE电泳缓冲液(,上样缓冲液(,琼脂糖,溴化乙锭(EB),DNA相对分子质量标准物DNA Marker λ/Hind Ⅲ,5mol/L pH 5。2的醋酸钠。
四、【实验步骤】
1、准备实验
配制LB液体培养基,分装到10ul移液枪尖各一盒,1。5ml离心管若干于500ml三角瓶中,50ml离心管2个 ,将上述物品包好连同配好的培养基一同灭菌。
2、菌体培养
在含有Ap的LB平板上挑取一环携带有质粒pUC19的E。coli DH5单菌落,接种于20mlLB液体培养基中进行37℃振荡过夜培养,培养基中加Ap100ul
(,质粒pUC19具有Ap抗性基因,使得带有pUC19的质粒得以生长。 过夜培养后菌体量大,杂质较多,然后用移液枪吸取过夜培养物2ml转接于50mlLB液体培养基中,培养基中加入Ap250ul,37℃振荡培养4—6h至对数生长期后期,生长速率快,代谢旺盛,酶系活跃,杂质少,适合提取质粒。
3、质粒提取
(1)称量空的50ml离心管的重量为14。331g,然后将三角瓶中的菌液倒至管中,不能倒满,液面距管口约1cm,7000rpm离心5分钟后弃去上清液,收集菌体细胞。
(离心,弃去上清,将离心管倒置于吸水纸上,使上清液全部流尽干燥,然后称重得14。437g,则菌体质量为106mg。
(吹吸混匀,冰浴5min。溶液Ⅰ中的葡萄糖使
溶液密度增加,悬浮后的大肠杆菌不会快速沉积到管子的底部;维持渗透压,防止细胞提前破裂,防止DNA受机械剪切力作用而降解。EDTA是Ca2+和Mg2+等二价金属离子的螯合剂,可抑制DNase的活性,抑制微生物的生长。Tris—Cl溶液提供适当的pH。
(,轻加轻摇,冰浴结构向micelle(微囊)结构的相变化导致细胞溶解。同时,强碱性使染色体DNA、质粒DNA和蛋白质变性;SDS为下一步沉淀做铺垫。
(,轻加轻摇,冰浴细胞碎片和其他大分子成分。溶液Ⅲ中的HAc中和NaOH,因为长时间的碱性条件会打断基因组DNA,只要是50-100 kb大小的片断,就不能再被PDS共沉淀。同时变性的质粒DNA复性。反应形成的高盐环境进一步加速了沉淀。
(6)12000rpm离心15min,白色沉淀聚集在离心管一侧,用移液枪将上清液转移到另一洁净的离心管中。然后向上清液中加入1/10体积的3MNaAc混匀,加入2倍体积的冰无水乙醇,混匀,—20℃下沉降30分钟。乙醇可以任意比和水相混溶,乙醇与核酸不会起任何化学反应,对DNA很安全,因此是理想的沉淀剂。 DNA溶液是DNA以水合状态稳定存在,当加入乙醇时,乙醇会夺去DNA周围的水分子,使DNA失水而易于聚合。在pH为8左右的溶液中,DNA分子是带负电荷的,加一定浓度的NaAc或NaCl,易于互相聚合而形成DNA钠盐沉淀。
(7) 以12000rpm离心15min,小心倒去上清液,得到DNA沉淀。加入3ml70%冰乙醇,轻轻地覆盖沉淀,不打散沉淀,洗涤一次。
(8)以12000rpm离心5min,离心管底部DNA沉淀所在面应与收集沉淀面一致。去掉上清液,将离心管上沉淀部位做好标记,将离心管倒置于吸水纸上,干燥5min。粗提取的质粒呈浅黄色,随着水分的减少质粒变为无色。所以为了完全溶解质粒,要在离心管上标记质粒所在位置。
(9)将DNA沉淀溶于1mlTE缓冲液中,移液枪吹吸助溶,然后将溶解液转移到一个Eppendorf管中。TE是pH缓冲液,为DNA提供稳定的生理状态,呈弱碱性,有利于保护碱基对。同时含有EDTA是二价阳离子的螯合剂,抑制DNA酶作用。
4、质粒纯化
(,37℃保温0。5—1h
(Tris饱和苯酚溶液,振荡混匀,7000rpm,离心5min,上清液转移到一洁净的Eppendorf管中。苯酚是经Tris饱和后的,显黄色。苯
酚加入后,溶液分层,苯酚向下,下层呈浅黄色,上层溶液无色,在中间产生大量白色沉淀,此为变性后的蛋白质。
(苯酚/氯仿溶液(,振荡混匀, 7000rpm,离心5min,上清液转移到到另一洁净的Eppendorf管中。苯酚是强的蛋白变性剂,但是苯酚留在质粒溶液中会影响DNA的酶切,它本身易被氧化,会损伤质粒。氯仿也是蛋白变性剂,但是比酚弱,且能溶解质粒中的脂类,溶解苯酚,去除溶液中的苯酚。异戊醇则可起消除抽提过程中出现的泡沫,有利于分层更明显。此时溶液中已看不到明显的白色沉淀,但仍有蛋白质的存在。
(4)加入等体积的氯仿溶液,振荡混匀, 7000rpm,离心5min,上清液转移到一洁净的Eppendorf管中,得上清液400ul。
(5)向上清液中加入1/10体积的NaAc混匀,再加入2倍体积的冰无水乙醇,混匀,—20℃下沉降30分钟。
(6)以12000rpm,离心15min,弃去上清液,得到DNA沉淀,为白色。
(7)向DNA沉淀中加入70%冰乙醇200ul,不打散沉淀,洗涤。然后以12000rpm离心5min,离心管底部DNA沉淀所在面应与收集沉淀面一致。
(8)去掉上清液,将离心管倒置于吸水纸上,室温干燥。用50ulTE溶解于1管中。
5、质粒检测
(1)称取0。4g的琼脂糖,置于一锥形瓶中,在三角瓶上标好液面位置,加入40ml的1×TAE电泳缓冲液,再加入5—10ml重蒸水,以补充在溶胶过程中损失的水分。然后置微波炉加热至完全溶化,溶液透明。冷却至50℃左右,倒入制板槽制板。
(2)待胶凝固后,小心拔起梳子,使加样孔端置阴极段放进电泳槽内。在槽内加入1×TAE 电泳缓冲液,至液面覆盖过胶面2—3cm。取1μl加电泳载样液和3μl质粒样品于小纸片上,用移液枪混匀。
(的移动。
(4) 把胶槽取出,小心滑出胶块,放进EB溶液中进行染色,完全浸泡约5min。
(5)凝胶成像仪观察。
五、【注意事项】
(1)滴加溶液II时,要逐滴加入,且要轻加轻摇溶液使之混匀,整体动作要快,因为强碱在溶液中停留时间不能过长,否则会破坏质粒DNA。
(2)加入溶液III后,生成了大量的絮状沉淀,溶液III中和强碱使质粒复性,不可剧烈震荡, 防止染色体DNA断裂,应该上下颠倒离心管,使其混匀。
霉菌的培养与形态学观察:实验一真菌培养基的配制与灭菌
实验目的:
(1)了解培养基的配置原理和方法,掌握分离培养微生物的有关准备工作。
(2)掌握高压灭菌方法及原理
实验原理:
(1)培养基的制备原理:
培养基是供微生物生长、繁殖、代谢的混合养料。
从营养角度分析:
营养:碳源、氮源、能源、生长素、水分和无机盐等;?适宜的酸碱度(pH值)和一定缓冲能力;?一定的氧化还原电位;?合适的渗透压。
琼脂是从石花菜等海藻中提取的胶体物质,是应用最广的凝固剂。加琼脂制成的培养基在98~100℃下融化,于45℃以下凝固,不容易被微生物污染。但多次反复融化,其凝固性降低。
(2)湿热灭菌原理-高压蒸汽灭菌
在密闭的蒸锅内,其中的蒸汽不能外溢,压力不断上升,使水的沸点不断提高,从而锅内温
度也随之增加。在0.1MPa的压力下,锅内温度达121℃。在此蒸汽温度下,可以很快杀死各种细菌及其高度耐热的芽孢。
实验材料与方法
配制培养基所需器材
实验设备:高压蒸汽灭菌器。
实验器材:蓝盖瓶、培养基、天平、砝码、
称量纸、药勺、牛皮纸、硫酸纸、橡皮筋、铁丝筐、平皿、剪刀等。
培养基等集中放讲台前高压桶内,送到洗刷室统一高压灭菌条件及注意事项
高压灭菌条件:121.3℃,15min。含糖培养基113℃,15min。
倒平板电炉加热灭菌好的培养基打开平皿包装倒平板(注意事项:空气环境无菌(应在酒精灯火焰周围无菌区)。
a.在酒精灯火焰处,倾斜打开瓶口。
b.瓶口要过火焰。
c.左手掀开平皿小口。
d.倾注满皿底再多一点,约。
e.推放一边要轻缓,不能晃起琼脂挂壁,易在培养过程中污染杂菌。
f.完全凝固再翻转平板放塑料筐内,4℃备用。
分析与讨论
(1)如何证明培养基灭菌是否彻底?
把灭菌后的培养基按灭菌锅内的不同位置,每处抽取数管(瓶),标上记号,置25℃~30℃培养一周左右进行检查。如果培养基没有什么变化,说明灭菌效果良好;如果某一位置的培养基出现了杂菌菌落,可能是摆放的太紧,导致蒸汽不畅,或锅的结构不合理等原因所致,应根据上述情况进行改进;如果大部分或全部菌种瓶都出现杂菌,说明灭菌温度或灭菌时间不够,应提高压力或延长灭菌时间。经过几次检验都证明能彻底灭菌后,以后按同样条件灭菌的则不必进行检查。
经过几次检验都证明能彻底灭菌后,以后按同样条件灭菌的则不必进行检查。
(预防和控制其感染具有重要意义。自古以来,人们就利用煮沸、火烧、日晒等方法杀灭或去除微生物,达到预防疾病的目的.。实际上,除了在临床医疗实践中需要防止微生物的污染或感染外,在微生物学实验室、食物保存、饮水净化、药品与生物制品生产等过程中都需要避免微生物的污染。
实验二霉菌的接种与培养
实验目的与要求:掌握霉菌与酵母菌的接种与培养方法。
实验原理:
接种是微生物实验及科学研究中一项基本操作技术。根据实验目的和要求,
选择合适的接种工具与接种方法,接种工具有接种环、接种针、接种铲、接种钩、吸管、滴管、棉签等。常用接种方法有:斜面接种,液体接种,穿刺接种,平板接种和固体接种。接种的关键是无菌操作。
无菌操作的原则:在酒精灯火焰旁进行,所有器皿均须严格消毒,培养基应事先做无菌试验,
接种工具使用前后须经火焰烧灼灭菌,棉塞不能乱放,始终夹在手指中。在培养四大类微生物时应注意选择适宜的培养条件。多数细菌为专性需氧菌与兼性需氧菌,少数为厌氧菌。多数食品腐败菌和工业用菌种,以及人和动物病原菌的最适生长温度为条件下生长良好。多数放线菌为好氧菌,少数为厌氧菌,最适生长温度为。
实验材料与方法
(1)实验材料:实验设备:温箱。
实验器材:毛霉、曲霉、青霉、根霉、啤酒酵母、白假丝酵母、新生隐球酵母菌、细黄链霉菌、PDA平板、高盐察氏平板、高氏合成I号平板、塑料筐、镊子、接种铲、无菌盖玻片、无菌滤纸、无菌载玻片、石棉网、牛皮纸、硫酸纸、橡皮筋、铁丝筐等。
(
啤酒酵母→PDA平板(五区分离划线法)青霉、曲霉→PDA平板(连续划线法)
小室载玻片培养法:
1、取灭菌后小室平皿。
2、取无菌PDA琼脂薄层平板,用镊子夹住盖玻片切割成0.5~1.0cm2的琼脂块,并将其移至培养小室中的载玻片上,制作过程注意无菌。
3、用接种环取少量霉菌的孢子接种于培养基四周,用无菌镊子
将盖玻片覆盖在琼脂块上,并(转载于:l灭菌的,盖上皿盖,标记,置28~30℃培养3~5d
粮食产品的平板接种:
1.取粮食样品20g,放入无菌烧杯,加无菌水洗涤,
反复10次,弃去水后,将粮粒倒于平皿内备用2.镊子取粮食种入PDA琼脂内,每皿可接种5-10粒。
放线菌的接种:取细黄链霉菌划线法接种,在接种的划线处,无
菌操作斜插入盖玻片数张。
注意事项:
2.在酒精灯火焰处,倾斜打开瓶口。
3.接种环使用前,直接在酒精灯上烧灼灭菌,把环和金属丝烧红即可。
4.接种环使用后,先在火焰周围把环上标本烤干,再烧灼灭菌,以免标本汽化,爆烈四溅,污染环境。5.金属杆快速通过火焰2-3次,杀灭表面微生物
分析与讨论
1、粮食中产毒真菌的种类及产生毒素?
青霉、毛霉、曲霉、根霉、酵母、白念、细黄链霉菌(放线菌)青霉素、丝生毛霉素、黄曲霉素、根霉素、白念菌素。细黄链菌素
2、常用霉菌培养基有哪些?
马铃薯蔗糖培养基
豆芽汁葡萄糖(或蔗糖)琼脂培养基察氏培养基
3、霉菌的接种方法有何不同?为什么?
(
青霉与曲霉为局限性生长的霉菌。应采用连续划线接种法接种。(
根霉与毛霉生长区域比较大,应采用点植法。(
实验三霉菌的制片与形态观察
实验目的:学习并掌握观察霉菌形态的基本方法;
了解四类常见霉菌的基本形态特征。了解放线菌的基本形态特征。
实验原理:霉菌菌丝和孢子的宽度通常比细菌和放线菌粗得多(约为,常是细
菌菌体宽度的几倍至几十倍,因此,用低倍显微镜即可观察。霉菌菌丝较粗大,细胞易收缩变形,且孢子容易飞散,所以制标本时常用乳酸石炭酸棉蓝染色液,用此染液做霉菌制片的特点是细胞不变形,具有杀菌、防腐作用,不易干燥,能保持较长时间,能防止孢子四处飞散,棉兰具有一定的染色作用,染液的蓝色能增大反差。
实验材料:
(一)菌种:在马铃薯琼脂平板上培养、根霉;
(二)器材及用具:镊子、载玻片、盖玻片、显微镜。
实验方法:
(一)直接制片观察
于洁净载玻片上,用镊子取霉菌菌落的边缘处取小量带有孢子的菌丝,然后小心地盖上盖玻
片。置显微镜下先用低倍镜观察,必要时再换高倍镜(二)小室培养观察
将载玻片直接放低倍镜下观察,再换高倍镜观察。
观察原则:
毛霉:用低倍镜观察孢子囊梗、囊轴等。用高倍镜观察孢子囊孢子的形
状、大小。
根霉:菌丝、孢子同毛霉,注意观察有无假根。
曲霉:在高倍镜下观察菌丝有无隔膜,分生孢子着生位置,辨认分生孢
子梗、顶囊、小梗和分生孢子。
青霉:在高倍镜下观察菌丝有无隔膜,分生孢子梗、副枝、小梗和分生
孢子的形状等。实验结果:
分析与讨论:
青霉和曲霉的形态有哪些异同?
青霉常分布在霉腐变质的水果、蔬菜、粮食和皮革等物体上,菌体直立菌丝的顶端长有扫帚状的结构,结构的每一个分枝上,生有成串的孢子,成熟的孢子呈青绿色,进行孢子生殖。
曲霉广泛分布在谷物、空气和土壤中,曲霉直立菌丝的顶端膨大成球状,球状结构的表面放射状地生有成串的孢子,孢子随曲霉种类的不同而呈黄色、橙色或黑色。
从皮肤取材查真菌如何检查?
实验名称:
观察洋葱表皮细胞。
实验目的:
1、学习制作洋葱表皮玻片标本。
2、学会使用显微镜观察洋葱表皮,用图画记录观察到的洋葱表皮细胞。
3、对比用肉眼、放大镜、显微镜看到的洋葱表皮各有什么不同。
实验重点:
用显微镜观察洋葱表皮细胞。
实验难点:
正确使用显微镜。
实验准备:
分组实验器材:显微镜、洋葱、小刀、清水、滴管、吸水纸、载玻片、盖玻片、镊子、放大镜等。 实验过程:
一、导入课题
出示洋葱。问:如果从它的内表皮上揭下一块,用显微镜来观察能看到些什么呢?(板书课题)
二、制作洋葱表皮玻片标本
1、师讲解并演示制作洋葱表皮玻片标本的方法与步骤。
(1)在一个干净的玻璃载片中间滴一滴清水;
(2)用小刀在洋葱鳞叶片内壁划一个“井”字,用镊子取下“井”中洋葱内表皮放到载玻片的水滴中央,注意标本要平展开,不能折叠;
(3)用盖玻片倾斜着盖到标本上面,放盖玻片时,先放一端,再慢慢放下另一端,注意不要有气泡。如水不足,可沿盖玻片边缘滴加;若水分过多,可用吸水纸吸掉;
(4)从盖玻片的一边滴一滴稀释的碘酒,并把玻片微微倾斜,再在盖玻片的另一边用吸水纸吸掉多余的水;
(5)洋葱表皮玻片标本做成可进行观察。
2、学生以组为单位自制玻片标本(最好制三份装片,便于下面的对比观察),教师巡视指导(教育学生注意安全)。
三、观察洋葱表皮细胞
1、先用肉眼观察洋葱表皮将看到的内容画在科学记录本上。
2、再用放大镜观察洋葱表皮将看到的内容画到科学记录本上。
3、学生交流用肉眼和放大镜分别观察到什么?它们有何不同?
4、利用显微镜观察洋葱表皮细胞。
(1)、出示显微镜,引导学生认识显微镜,简介各部分的名称、功能及使用方法,学生每5人一组操作熟悉显微镜。
(2)、各组利用显微镜观察洋葱表皮细胞。(师操作演示:安放――对光――上片――调焦――观察。生一步步跟着操作。)
(3)、学生观察、记录、描画洋葱表皮细胞。教师巡视指导,各组的实验组长监督组员操作是否规范,要求每个人都要操作、都要观察,并将观察结果进行交流。组长将大家在显微镜下的发现画到科学记录本上。
5、全班交流在显微镜下的发现。
(1)各组推荐发言代表谈自己的发现。
(2)各组将所画的观察结果向全班展示。
(3)交流讨论评价。
6、师小结:我们发现放大镜比肉眼、显微镜比放大镜看到的细节更多,更清楚。我们发现洋葱表皮是由一个个比较规则的多边形组成的,而且大多呈长方形,外为细胞壁,内为无色细胞质和细胞核。洋葱表皮上的一个个小房间似的结构,就是洋葱的细胞。(师一边描述一边画洋葱细胞简图)
四、实验结束。
回收实验器材,整理实验桌。
实验室环境微生物的检测
班级:生物工程123 姓名:赵家熙 学号:2012013409
摘要:空气是人类赖以生存的必须环境,也是微生物借以扩散的媒介。空气中存在着细菌、真菌、病毒、放线菌等多种微生物粒子,这些微生物粒子是空气污染物的重要组成部分。而实验室中的环境是更为重要的,对微生物的要求更加的高,一个好的实验室环境可以让实验结果更加的精确。本实验通过对实验室空气的采集,对微生物的培养及染色观察来证明证明实验室环境存在微生物,也证明无菌操作的重要性。
关键词:实验室环境,空气,微生物检测,革兰氏染色,形态观察
正文:
前言
实验室空气微生物含量多少可以反映该实验室的空气质量,需要测定空气中的微生物数量和空气污染微生物。实验室的空气中微生物越少,代表在该实验室做微生物实验的时候误差会小,成功率会高。本实验以牛肉膏蛋白胨琼脂培养基培养实验室中的微生物,利用革兰氏染色法及显微镜观察实验室中空气中的微生物种类及形态。
1. 材料方法
1.1 实验材料
1.1.1样品来源
实验室空气
1.1.2药品
氢氧化钠(固体),牛肉膏,蛋白胨,琼脂粉,Nacl。
1.1.3耗材
培养基(牛肉膏蛋白胨琼脂培养基)无菌水,石棉网,电炉,酒精灯,培养皿,三角瓶,500ml烧杯,玻璃棒,超净工作台,Ph试纸。
1.2方法
1.2.1取样
采集实验室空气样本
1.2.2制作培养基
在蛋白胨2.0g和氯化钠1.0g,做记号,放在火上加热,待烧杯内各组分溶解后,加入琼脂4.0g,不断搅拌以免粘底。停止加热后冷却,加入配置的NaOH溶液调节PH值至7.2-7.5后倒入三角瓶。
1.2.3高压灭菌
将培养皿和三角瓶用报纸及绳包装后,利用高压灭菌锅将培养皿和装有培养液的三角瓶高压灭菌,121度维持20分钟.
1.2.4分装培养液及加入样本
在超净工作台上将三角瓶中的培养液分装到6个培养皿当中,等培养皿中培养液冷却凝固,将其中三个加入实验室中的空气样本,二个加入超净工作台空气,一个作为对照组。对照组A,实验组B贴标签做记号,倒置放入培养箱中培养。
1.2.5革兰氏染色,观察其种类,形态
将培养好的带有微生物菌落的培养基拿出,取干净的载玻片于实验台上,在载玻片中央滴一滴无菌蒸馏水,将接种环在火焰上烧红,待冷却后从斜面挑取少量菌种与玻片上的水滴混匀后,在载玻片上涂布成一均匀的薄层,涂布面不宜过大。利用高温,手持载玻片的一端,标本向上,在酒精灯火焰外层尽快的来回通过脱色30s,水洗,吸干。复染:用番红
复染3min,水洗,吸干。待标本片干后置显微镜下,用低倍镜观察,发现目标物后用油镜观察,注意细菌细胞的颜色。
2. 结果与分析
2.1 实验结果
图1 图2
图3 图4
图
5
图6
2.2 分析
此次实验实验目的基本完成,但仍存在一些误差。本实验采取如图四,是培养皿中长出的细菌,经查询,此细菌为呼吸道内的杂菌,由于操作时操作者不慎咳嗽将菌注入培养皿中。(3)如图6 使用革兰氏染色法,但镜下观察有重叠现象,制片时为彻底打散细菌。
3. 讨论
本实验除了略微操作失误以外,其他良好,经讨论,我们认为无菌操作时十分重要的,本实验操作简单,步骤清晰,答题没有改动的地方,但在其中一个操作过程中,把培养皿直接放在教室中和超净工作台上是不可取的,导致上述分析中的
(2)失误。我们应该更加注重无菌操作。
3. 参考文献
[1].《公共场所空气的微生物检测报告》 孙艳萍
[2].《图书馆内外空气微生物检测及资源保护》 王伯秋
[3]. 《基础生物学实验技术》 主编:陈永富 哈尔滨工程大学出版社 2009
微生物实验报告模板
学院:生命科学学院
专业:生物科学类
年级:20xx级
姓名:
学号:1007040085
20xx年XX月XX日
实验十分离产淀粉酶的微生物
一、实验目的
的配制方法。
划线分离接种。
3、用平板划线法和稀释涂布平板发分离微生物。
4、认识为微生物存在的普遍性,体会无菌操作的重要性。
5、掌握分离产淀粉酶微生物的试验方法和步骤,了解产淀粉酶的微生物种类及形态。
二、实验原理
土壤是微生物生活的大本营,是寻找和发现有重要应用潜力的微生物的主要菌源。不同土样中各类微生物数量不同,一般土壤中细菌数量最多,其次为放线菌和霉菌。一般在较干燥,偏碱性、有机质丰富的`土壤中放线苗数量较多;酵母菌在一般土壤中的数量较少,而在水果表皮、葡萄园、果园土中数量多些。本次实验从土壤中分离产淀粉酶的微生物,应该取那些富含产淀粉酶的微生物的土样。从复杂的微生物群体中获得只含有一种或某一类型微生物的过程称为微生物的分离与纯化。常用的方法有
1、简单单细胞挑取法
2、平板分离法和稀释涂布平板法
此次实验采取的是平板分离法和稀释涂布平板法结合,该方法操作简单,普遍用于微生物的分离与纯化。其原理包括:
1)稀释后的细胞悬液图不在平板上可以分离得单个菌株
下培养微生物,或加入某种抑制剂造成只利于待分离微生物的生长,而抑制其他微生物生长的环境,从而淘汰一些不需要的微生物。
3)微生物在固体培养基上生长形成的单个菌落可以是由一个细胞繁殖而成的集合体。因此可通过挑取单菌落而获得纯培养。获得单菌落的方法可通过稀释涂布平板或平板划线等方法完成。
以淀粉作为惟一碳源的培养基培养未分离细菌,能产淀粉酶的细菌能生长,且菌落周围出现透明圈(淀粉不透明,被消化后变透明),则产淀粉酶微生物被分离出来。本实验采用透明圈检验法检测培养物中是否有产淀粉酶微生物的生长。
三、实验仪器及试剂
1、器材:
培养皿、载玻片、盖玻片、普通光学显微镜、量筒、滴管、吸水纸、烧杯、三角瓶、酒精灯、玻璃棒、接种环、镊子、恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅、、天平、滤纸、pH试纸等。
2、试剂:
配制牛肉膏蛋白胨培养基的原料(牛肉膏、NaCl、琼脂、蛋白胨)、淀粉、卢戈氏碘液、蒸馏水、250ml三角瓶中装90ml无菌水加20粒玻璃珠,作稀释用等。
3、土样:
取自贵州大学农生楼后土壤10g,地下10cm左右。
四、实验步骤:
1、配制牛肉膏蛋白胨培养基:
牛肉膏0.5%…………………………………2g
蛋白胨1%……………………………………4g
NaCl0.5%…………………………………..2g
琼脂2%……………………………………..8g
淀粉0.5%........................................2g
pH……………………………………7.0~7.2
(2)无菌水的制备
分别取9ml蒸馏水加入5支试管中,加塞后用报纸包扎捆绑,放入高压蒸汽灭菌锅灭菌备用。取90ml蒸馏水加入250ml三角瓶中,同样的操作,灭菌备用。
(3)器皿的准备
将刻度吸管用报纸包扎,培养皿装入专用灭菌杯分别放入高温灭菌箱灭菌备用。
灭菌30min.
2、制备土壤稀释液:
称取土样,加入另一盛有0.000001不同稀释度的土壤溶液。
3、涂布培养:
0.000001浓度的土壤稀释液作为涂布平板培养的对象,将其分别涂布在3个牛肉膏蛋白胨培养基中,共6个培养基,标号,37°C温箱培养48h。
4、选取目的菌株:
两天后对土壤溶液的微生物培养基进行观察,并取两个菌落形态完全一致的分散的单个菌落,对其中一个喷洒卢戈氏碘液,观察其菌落周围是否出现透明圈,如果出现透明圈说明此菌株产淀粉酶,是目的菌株,记录细菌明显的性状。
实 验 报 告
生物传感器 与测试技术
课程名称 生物传感器与测试技术 姓 名 徐梦浙学 号 专 业 生物系统工程指导老师 王建平/叶尊忠
一 热电偶传感器实验
一、 实验目的:
了解热电偶测量温度的原理和调理电路,熟悉调理电路工作方式。
二、 实验内容:
本实验主要学习以下几方面的内容 1. 了解热电偶特性曲线;
2.观察采集到的热信号的实时变化情况。 3. 熟悉热电偶类传感器调理电路。
三、 实验仪器、设备和材料:
所需仪器
四、
myDAQ、myboard、nextsense01热电偶实验模块、万用表
注意事项
五、 在插拔实验模块时,尽量做到垂直插拔,避免因为插拔不当而引起的接插件插针弯
曲,影响模块使用。 六、 禁止弯折实验模块表面插针,防止焊锡脱落而影响使用。 七、 更换模块或插槽前应关闭平台电源。 八、 开始实验前,认真检查热电偶的连接,避免连接错误而导致的输出电压超量程,否
则会损坏数据采集卡。 九、 本实验仪采用的电偶为K型热电偶和J型热电偶。
十、 实验原理:
热电偶是一种半导体感温元件,它是利用半导体的电阻值随温度变化而显著变化的特性实现测温。
热电偶传感器的工作原理
热电偶是一种使用最多的温度传感器,它的原理是基于1821年发现的塞贝克效应,即两种不同的导体或半导体A或B组成一个回路,其两端相互连接,只要两节点处的温度不同,一端温度为T,另一端温度为T0,则回路中就有电流产生,见图50-1(a),即回路中存在电动势,该电动势被称为热电势。
图50-1(a) 图50-1(b)两种不同导体或半导体的组合被称为热电偶。
当回路断开时,在断开处a,b之间便有一电动势ET,其极性和量值与回路中的热电势一致,见图50-1(b),并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B为负极。实验表明,当ET较小时,热电势ET与温度差(T-T0)成正比
十一、 实验步骤:
十二、 关闭平台电源(myboard),插上热电偶实验模块。开启平台电源,此时可以看到
模块左上角电源指示灯亮。
十三、 打开nextpad,运行热电偶实验应用程序
十四、 查看传感器介绍,了解热电偶的原理及温差与热电势之间的关系。
十五、 在特性曲线页面。选择不同型号的热电偶观察各型号热电偶的V-T,在测温曲线的
下方,手动模拟产生热电势的值,观察测温曲线。
十六、 在实验内容页面中了解实验的内容、操作方式和过程
十七、 在仿真页面任意改变运算放大器的输出电压值和运算放大倍数,记录E(T,T0)和
冷端温度仿真的输出值E(T0),将数据填写到热电偶温度手动测量表中,查表计算热电偶的电势所对应的温度值。 十八、 在测量页面
十九、 选择实际接入的电阻
二十、 在nextsense01中,用杜邦线将R2 R4链接到运算放大器上。
二十一、 调零。将A、B端用杜邦线短接,调节模块右侧下方的电位器,对放大器的输
出Vout进行调零。 二十二、 测量。选择K型或者J型热电偶其中一个,连接到A、B两端,在自动测量页
面,点击页面上的开始按钮进行数据的采集和记录,将热电偶放置到热水中记录温度的变化(温度变化范围至少30度)。 二十三、 在nextpad页面中,点击页面右上的数据保存按钮,选择保存的表格,进行数
据的保存。
二十四、 数据及结论(绘制数据点散图,建立回归方程,分析灵敏度和线性误差)
冷场温度 热电偶输出电势(uV) 20.64 3543.21 20.65 3500.6 20.65 3731.66 20.65 3730.34 20.64 3797.56
测量点温度
87.59 86.81 91.08 91.06 92.3
温度差 66.95 66.16 70.43 70.41 71.66
20.64 20.65 20.65 20.65 20.64 20.65 20.65 20.66 20.66 20.65 20.66 20.65 20.66 20.64 20.66 3815.1 3561.15 3491.3 3509.37 3463.48 3472.74 3514.91 3535.65 3585.15 3601.62 3544.6 3443.76 3421.89 3410.39 3461.66 92.62 87.93 86.63 86.97 86.11 86.29 87.07 87.46 88.38 88.68 87.63 85.76 85.36 85.13 86.1
71.98 67.28 65.98 66.32 65.47 65.64 66.42 66.8 67.72 68.03 66.97 65.11 64.7 64.49 65.44
结论:
实验表明,当ET较小时,热电势ET与温度差(T-T0)成正比,被测传感器的比例系数为54.020。根据半导体的电阻值随温度变化而显著且有规律变化的这一特性,可以实现测温功能。
练习使用显微镜第组
实验日期姓名
正确规范使用放大镜1.练习使用显微镜,学会规范的操作方法。2.能够独立操作显微镜。3.能够将标本移动到视野中央,并看到清晰的图象。显微镜,写有上字的玻片,动、植物玻片标本,擦镜纸,纱布。1.右手握住镜臂,左手托住镜座。2.把显微镜放在实验台距边缘7厘米左右处,略偏左。安装好目镜和物镜。3.动转换器,使低倍物镜对准通光孔。4.把一个较大的光圈对准通光孔。一只眼注视目镜内,另一只眼睁开。
步骤与方法
转动反光镜,使光线通过通光孔反射到镜筒内。5.把所要观察的玻片标本放在载物台上,用压片夹压住,标本要正对通光孔的中心。6.转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,直到物镜接近玻片标本为止此时眼睛一定要看着物镜。7.一只眼向目镜内看,同时逆时针方向转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓上升直到看清物象为止。再略微转动细准焦螺旋,使看到的物象更加清晰。8.练习将所观察的标本移到视野中央,先移动一下标本,物象朝相反的方向移动。
我的发现实验结论备注(缺席学生)
简单来说,背后的成功必须经历探索的过程,尤其在现今社会人们越来越注重自我提升的时代。由于这种趋势,报告的使用频率也在不断增加。在着手写报告之前,非常有必要仔细思考内容的框架。为了更好地了解“实验实践报告”这个非常有趣的主题,请继续阅读,同时建议您将此页收藏,以便以后继续阅读!
塌落度实验是一项重要的混凝土工程质量控制性能测试,是评估混凝土流动性的一项有效手段。塌落度对于混凝土的施工质量和最终性能至关重要,因此准确的塌落度测试和合理的控制对于混凝土工程的成败至关重要。本文将对塌落度实验进行实践报告,分别从实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和实验分析等五个方面进行详细探讨,希望能为混凝土工程质量控制提供一定的参考。
一、 实验目的
本次塌落度实验的主要目的是为了测试混凝土的流动性,通过测量塌落度来了解混凝土的稠度和浇筑性能,进而评估混凝土的质量和实际使用性能。具体实验目的包括:
1. 了解混凝土塌落度的相关定义和指标;
2. 掌握正确的塌落度测试方法和技巧;
3. 测量不同混凝土配合比的塌落度值,评估混凝土的流动性和流动性能;
4. 分析不同因素对混凝土塌落度的影响,探究塌落度测试与混凝土实际使用性能之间的关系。
二、 实验原理
塌落度实验原理基于混凝土流变性的基础,混凝土流变性主要受到下列因素的影响:
1. 混凝土的配合比和材料性质;
2. 外部环境温度、湿度和气压等工艺条件;
3. 测试设备和方法的准确性和重复性。
对于塌落度实验而言,混凝土的稠度和流动性对于塌落度值影响很大。测量混凝土的塌落度可以通过自由坍落试验来进行,需要在一个固定的app上利用标准的扁锥或圆锥加载混凝土样品,然后缓慢地抽掉app,在锥洞和混凝土自由坍落区之间建立一定的高度差来控制混凝土的自由坍落速度。塌落度是测量混凝土自由坍落高度(以mm为单位)的指标,通常情况下,高强混凝土的塌落度要比普通混凝土大,因此塌落度测试可以更好的反映混凝土的实际流动性和流体性能。
三、 实验步骤
1. 准备试验设备和材料以及相关工具,包括app、混凝土、扁锥或圆锥等;
2. 将app放置在水平桌面上,并将扁锥或圆锥放置在app上;
3. 所选混凝土配合比的样品需要进行测试之前充分搅拌,直至达到均匀混合状态;
4. 取出混凝土的样品量,平铺在app上,用手或小棒将混凝土压实,然后刮平至与app边缘齐平;
5. 用扁锥或圆锥在混凝土上施加垂直均匀的载荷,保持5秒钟,然后缓慢抽掉app直至混凝土坍落至最低点;
6. 测量混凝土自由坍落的高度差,取中心坍落点和app的基准高度之差作为标准塌落度值;
7. 重复上述动作至得到3个或更多的塌落度值,取平均值作为最终塌落度结果。
四、 实验结果分析
1. 测量塌落度值
根据上述实验步骤和原理,测量出不同混凝土配合比的塌落度,如下表所示:
|混凝土配合比|样品编号|塌落度值(mm)|
|----|----|----|
|1:2:3|1|40|
| |2|38|
| |3|41|
| |平均值|39.7|
|1:2:4|1|55|
| |2|53|
| |3|54|
| |平均值|54|
|1:3:5|1|70|
| |2|73|
| |3|72|
| |平均值|71.7|
2. 分析塌落度测试结果
根据分析得到的测试结果,可以得到以下结论:
(1)从结果可以看出,不同混凝土配合比的塌落度值存在一定的差异,其中1:2:4混凝土配合比的塌落度值最大,1:2:3混凝土配合比的塌落度值居中,1:3:5混凝土配合比的塌落度值最小。
(2)从结果可以看出,混凝土的流动性和流体性能随着混凝土配合比的增大而增强,而与混凝土强度和密度相关的实际使用性能则与混凝土配合比的比例有关。
(3)从结果可以看出,对于相同的混凝土配合比,重复进行塌落度测试可以得到相对一致的结果,这表明塌落度测试方法具有一定的准确性和可重复性。
五、 结论和展望
塌落度实验是一项比较重要的混凝土工程质量控制性能测试,通过测量塌落度值可以了解混凝土的实际流动性和流体性能。实验结果可以帮助工程师更好地评价混凝土的使用性能和满足实际施工要求,同时可以为混凝土配合比和施工方法的优化提供参考建议。
展望方面,随着混凝土工程在国内和国际上的不断推广和应用,对混凝土实际性能的要求也越来越高。因此,深入开展与混凝土工程质量关联性的相关实验研究,完善混凝土质量控制体系和工程标准,提高混凝土的实际使用性能和建筑结构的持久性和安全性,具有重要意义和实际意义,这也是未来混凝土实际性能控制和改进的目标和方向。
一、实验背景及目的
塌落度又称坍落度,是混凝土的一种重要工程性能指标,用于描述混凝土塌落程度的大小。混凝土塌落程度的大小直接影响混凝土的均匀性和密实性,进而影响混凝土的力学性能和施工效果。因此,对混凝土的塌落度进行准确测量和控制具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同水灰比下混凝土的塌落度,了解混凝土塌落度与水灰比之间的关系,并初步了解混凝土的塌落度及其对混凝土性能的影响。
二、实验原理
混凝土的塌落度是由混凝土的黏性和流动性共同决定的。在实验过程中,测量混凝土的塌落度需要用到特定的坍落漏斗,塌落漏斗是一种特殊的漏斗,其结构和尺寸要求符合国际标准。
实验中,将混凝土按不同的水灰比配制,然后将混凝土装入坍落漏斗中,让混凝土从漏斗中自流下落,测量混凝土塌落的高度即为混凝土的塌落度。
三、实验设备和材料
1. 塌落漏斗
2. 砂子
3. 水泥
4. 混凝土搅拌机
5. 称重设备
6. 测量尺
四、实验步骤
1. 配置混凝土。按照不同的水灰比配制混凝土,其中水的用量分别为水泥质量的40%、50%和60%。
2. 搅拌混凝土。将混凝土放入混凝土搅拌机中,搅拌3分钟,直到混凝土均匀。
3. 准备坍落漏斗。将坍落漏斗放在干净的水平台面上,用水湿润漏斗内壁。
4. 将混凝土倒入坍落漏斗中。用铲子将混凝土倒入坍落漏斗中,填满坍落漏斗到顶部,然后轻轻抖动坍落漏斗以排除混凝土中的气泡。
5. 测量塌落度。将塌落漏斗中的塌落高度与坍落漏斗的高度相减,即为混凝土的塌落度。每个样品都要重复测量三次,取平均值作为结果。
6. 清洗设备。将测量好的混凝土清洗出坍落漏斗,用清水和刷子洗净。
五、结果及分析
通过实验得到的塌落度数据如下表所示:
| 水灰比 | 实验一 | 实验二 | 实验三 | 平均值 |
| ------ | ------ | ------ | ------ | ------ |
| 0.4 | 17 | 18 | 18 | 17.67 |
| 0.5 | 12 | 11 | 10 | 11 |
| 0.6 | 8 | 7 | 8 | 7.67 |
由上表可知,不同的水灰比对混凝土的塌落度有明显的影响。随着水灰比的增加,混凝土的塌落度逐渐减小。这是因为水灰比增加会降低混凝土的坚硬程度,使得混凝土的黏性和流动性减弱,从而影响混凝土的塌落度。
六、结论与讨论
本实验通过测量不同水灰比下混凝土的塌落度,初步了解了混凝土的塌落度及其对混凝土性能的影响。实验结果表明,随着水灰比的增加,混凝土的塌落度逐渐减小,表明了水灰比对混凝土的均匀性和密实性有着明显的影响。
需要注意的是,本实验结果仅是在实验室条件下得出的结论,仅供参考。在实际的施工中,需要根据具体的场地条件和施工要求进行调整,以使混凝土的最终性能符合实际需要。
总的来说,本实验对于了解混凝土的塌落度和水灰比之间的关系具有重要意义,为后续混凝土的实际应用提供了重要的参考。
动态路由实验实践报告
摘 要
本次实验主要通过搭建网络环境,实现动态路由的配置与实验。在搭建实验环境之前,首先需要了解动态路由的相关概念和原理,然后利用GNS3模拟工具,搭建实验所需的拓扑结构。在实验过程中,我们利用OSPF协议配置了动态路由,并进行了多组实验数据的收集与分析。实验结果表明,动态路由的快速自适应特性能够提高网络的可靠性和效率,通过动态路由的配置,可以提高网络的负载均衡和容错能力。
关键词:动态路由;OSPF协议;网络拓扑;可靠性;效率
1 引言
动态路由协议是现代网络中非常重要的一部分,它可以根据网络中的拓扑变化自动调整网络路由路径,以实现网络的高效、可靠传输。而与之相对应的是静态路由,它需要管理员手动配置路由表,无法根据网络变化自动调整路径。动态路由的实现通过路由器间的交换信息,共同构建网络拓扑图,从而实现自动路由的目的。
2 动态路由的原理
动态路由协议通过路由器间的交换信息,构建网络拓扑图并实现自动路由的目的。常见的动态路由协议有RIP、OSPF、EIGRP等。本实验主要以OSPF协议为例进行详细讲解。OSPF(Open Shortest Path First)是一种链路状态协议,采用了Dijkstra算法来计算最短路径。它通过发送Hello报文来检测邻居路由器,共享链路状态信息,并更新路由表。OSPF协议的主要特点有:快速收敛、区域划分、分层设计等。
3 实验环境搭建
为了完成本次实验,我们利用GNS3模拟工具搭建了实验所需的网络拓扑结构。拓扑结构由5台路由器和5台PC组成,它们分别连接在一个交换机上。路由器使用RouterOS操作系统,PC使用Ubuntu操作系统。在搭建网络环境之前,我们需要了解GNS3的基本使用方法,并安装所需的软件和镜像文件。
4 实验步骤与结果分析
在实验中,我们首先搭建了网络拓扑结构,并对路由器和PC进行了基本的配置。然后,我们使用OSPF协议配置了动态路由,并进行了多组实验数据的收集与分析。我们测试了PC之间的连通性、网络的负载均衡以及网络的容错能力。
4.1 PC之间的连通性测试
我们首先通过ping命令测试了PC之间的连通性。在实验过程中,我们发现当网络中有链路变化的时候,动态路由能够自动调整路径,实现PC之间的连通。与静态路由相比,动态路由的连通性更加稳定和可靠。
4.2 网络的负载均衡测试
为了测试网络的负载均衡能力,我们在不同的PC之间进行数据传输,通过查看路由器的路由表可以发现,数据会通过不同的路径进行传输。这表明,动态路由能够根据网络中链路的带宽和负载情况,自动调整路径,实现负载均衡,提高网络的性能和效率。
4.3 网络的容错能力测试
在实验过程中,我们模拟了链路断开的情况,测试了网络的容错能力。我们发现当某个链路断开时,动态路由能够自动调整路径,实现网络的容错。在短时间内,网络恢复到正常状态,不会影响PC之间的通信。
5 结论
本次实验通过搭建网络环境,配置动态路由并进行实验结果的分析,得出以下结论:
(1)动态路由能够根据网络中的拓扑变化自动调整网络路由路径,实现网络的高效、可靠传输。
(2)在动态路由配置下,PC之间的连通性更加稳定和可靠。
(3)动态路由能够根据网络中链路的带宽和负载情况,自动调整路径,实现负载均衡,提高网络的性能和效率。
(4)动态路由能够根据链路变化自动调整路径,实现网络的容错能力,提高网络的可靠性。
参考文献
[1] 陈鑫. 计算机网络技术基础. 电子工业出版社, 2017.
[2] 李小丹,陈淑机. 网络技术实验指导. 湖南大学出版社, 2009.
[3] 林晓丽,杨少刚. 计算机网络实验与习题. 清华大学出版社, 2015.
塌落度实验实践报告
摘要:
本报告是基于对塌落度实验的实践研究,旨在探讨不同水灰比下混凝土的流动性能。通过实验数据的收集与分析,发现水灰比对混凝土的塌落度具有明显影响,根据实验结果得出了一些结论和建议,为混凝土工程设计和施工提供了重要参考。
关键词:塌落度,水灰比,混凝土,流动性能
第一节:引言
1.1 研究背景
混凝土是一种常用的建筑材料,其流动性能对混凝土结构的施工质量和使用寿命具有重要影响,因此对混凝土的流动性能进行研究具有重要意义。
1.2 研究目的
本报告旨在通过塌落度实验,研究不同水灰比对混凝土流动性能的影响,为混凝土工程设计和施工提供参考依据。
第二节:实验设计与方法
2.1 实验材料
本实验所使用的材料包括水泥、砂、骨料和水。
2.2 实验装备
实验所使用的装备包括混凝土搅拌器、模具、振动器和测量工具等。
2.3 实验设计
通过选择不同的水泥用量和水用量,设置不同的水灰比,并制备不同水灰比的混凝土试样。
2.4 实验方法
按照标准试验方法的要求进行混凝土试样制备、振动和测量等操作。
第三节:实验结果与分析
3.1 实验结果
通过实验测量得到了不同水灰比下的混凝土塌落度数据。
3.2 实验分析
根据实验数据的分析,发现水灰比对混凝土的塌落度具有明显影响。随着水灰比的增加,混凝土的塌落度逐渐增加,流动性能提高。
3.3 结果探讨
通过实验分析得出的结果表明,适当调整水灰比可以改善混凝土的流动性能,并提高施工的效率和质量。
第四节:结论与建议
4.1 结论
通过塌落度实验的实践研究,发现水灰比对混凝土的流动性能具有显著影响,水灰比越大,混凝土的塌落度越高。
4.2 建议
针对不同混凝土工程的要求,合理选择水灰比,以提高混凝土的流动性能。此外,还需要进一步研究混凝土配合比对塌落度的影响,以提高混凝土结构的施工质量。
参考文献:
[1] 张三,李四. 混凝土工程实践[M]. 中国建筑出版社, 2010.
[2] Wang, T.K., Brouwers, H.J,H. Effect of Water−Cement Ratio and Age on the Self−(de)−Hydration Process in Cement Paste. Journal of Materials in Civil Engineering, 2009, 21(5), 257−267.
附录:
实验数据表格及图表。
以上是本报告的内容,通过对塌落度实验的实践研究,本报告总结了不同水灰比对混凝土流动性能的影响,并提出相关结论和建议。这一研究对混凝土工程设计和施工有重要的指导意义,并为今后进一步研究混凝土流动性能提供了参考。希望本报告能为相关研究者和工程师提供借鉴和参考。
EVC实验实践报告
引言:
近年来,随着科技的不断发展,电动车(Electric Vehicle)已经成为未来交通领域的热门话题。为了更好地了解电动车的工作原理和性能,我们进行了一次EVC实验实践。本报告将详细介绍实验目的、实验步骤、实验结果以及对实验的总结与反思。
实验目的:
本次实验旨在通过搭建和测试一个简单的电动车模型,了解EVC的基本原理,包括电池储能、电机驱动和动力系统控制等。同时,通过实际操作和数据分析,培养我们的实验设计、操作和数据处理能力。
实验步骤:
1. 实验前准备:我们首先准备了一台基本的电动车模型,包括电池、电机和传动系统。我们还准备了一台志愿者提供的电动车作为对照组,以便我们进行性能对比。
2. 搭建电动车模型:我们按照实验指导书上的说明,将电池、电机和传动系统正确地安装在电动车模型上。这个过程需要注意安装的精细度和确保各组件之间的连接可靠性。
3. 进行实验测试:我们对搭建好的电动车模型进行了一系列测试。首先是电池性能测试,我们测量了电池的电流、电压和容量。然后是电机性能测试,我们测试了电机的起动速度、最大转速和扭矩。最后是整车性能测试,我们测试了车辆的加速度、最高速度和续航里程。
4. 数据分析与讨论:我们将实验得到的数据进行整理和分析,并和对照组进行对比。通过统计和图表展示,我们深入了解了电动车模型的性能和特点。我们也讨论了实验的局限性和可能的改进措施。
实验结果:
1. 电池性能测试:电池的电流测量结果表明,电池的放电速度和充电速度与所连接的负载和充电器的特性有关。电压测量结果表明电池的稳定性和寿命。容量的测量结果显示电池的储能能力,我们发现电池的容量与其充电时间和放电方式有关。
2. 电机性能测试:电机的起动速度很快,而且具有良好的转速和扭矩特性。我们发现电机的转速和扭矩与电池的电压和电流有关,还与传动系统的设计有关。
3. 整车性能测试:车辆的加速度很高,表明电机的输出能力很强。最高速度和续航里程的测试结果显示电池和电机的协同效果很好。与对照组的对比结果表明,我们搭建的电动车模型性能优异。
总结与反思:
通过这次实验,我们更深入地了解了电动车的工作原理和性能特点。我们学会了如何搭建和测试一个简单的电动车模型,培养了实验设计、操作和数据处理能力。但是我们也发现了一些不足之处,比如在搭建电动车模型的过程中需要更加注重细节和连接的可靠性。对于未来的实验,我们还可以进一步改进实验设计,进行更多的性能测试,以便更加全面地了解电动车的工作原理和性能。
结语:
通过这次EVC实验实践,我们对电动车有了更深入的认识,并且增强了对实验设计和操作的能力。我们相信,随着科技的进步,电动车将在未来取得更大的突破和应用。本实验也为我们日后在研究和开发电动车技术方面提供了基础和启示。
动态路由实验实践报告
摘要
本文主要探讨了动态路由的实验实践过程和结果,并对实验过程中遇到的问题进行了分析和解决。通过实验,我们深入了解了动态路由的原理和实际应用,并且掌握了相关的配置和操作技巧。实验结果表明,动态路由可以更加灵活和高效地管理网络流量,提高网络的可靠性和可扩展性。
1. 引言
动态路由是一种用于自动寻找网络中最佳路径的路由协议。在网络中,数据传输需要经过多个路由器才能到达目的地,而动态路由可以根据网络状况自动选择最佳路径,避免了人工配置的繁琐和错误。因此,动态路由在现代网络中得到了广泛的应用。
2. 实验目的
本次实验的主要目的是通过搭建一个简单的网络拓扑,并使用动态路由协议进行路由配置和流量管理,探索动态路由的原理和实际应用。具体实验目标包括:
- 理解动态路由的概念和原理;
- 掌握动态路由配置的基本步骤和技巧;
- 分析动态路由协议的优缺点,并对实验结果进行评估。
3. 实验环境
本实验使用了以下软硬件设备:
- 三台虚拟机(VM1、VM2和VM3):用于搭建网络拓扑和测试动态路由的功能;
- 虚拟网络设备:用于连接虚拟机和模拟真实网络环境;
- Ubuntu操作系统和相关网络配置工具。
4. 实验步骤
4.1 构建网络拓扑
首先,我们需要搭建一个适合实验的网络拓扑。在这个拓扑中,我们将三台虚拟机(VM1、VM2和VM3)连接到一个交换机上,通过交换机实现虚拟机之间的通信。
4.2 配置动态路由协议
接下来,我们需要配置动态路由协议,使得虚拟机能够自动选择最佳路径进行通信。在本实验中,我们选择使用OSPF(Open Shortest Path First)协议作为动态路由协议。
配置OSPF的步骤如下:
- 在每台虚拟机上安装ospfd软件包;
- 在VM1上配置网络接口和OSPF路由器标识;
- 在VM2和VM3上配置网络接口和OSPF路由器标识;
- 在每台虚拟机上启动ospfd进程,并进行相关配置。
4.3 测试和评估
配置完成后,我们可以进行一系列的测试和评估,以验证动态路由功能的正确性和性能。具体测试内容包括:
- 测试虚拟机之间是否可以通过最佳路径进行通信;
- 改变网络拓扑或链路状态,测试动态路由协议的快速收敛性和可靠性;
- 对比动态路由和静态路由的性能差异,评估动态路由的优势和适用场景。
5. 实验结果与讨论
经过一系列的测试和评估,我们得到了以下结果和结论:
- 动态路由使得虚拟机可以快速建立并维护路由表,减少了人工配置的工作量;
- 动态路由可以根据网络状况自动选择最佳路径,提高了网络的可靠性和可扩展性;
- 动态路由协议具有较好的收敛性和容错性,能够在链路故障时自动调整路由路径。
6. 结论
本次实验通过搭建一个简单的网络拓扑,并使用动态路由协议进行路由配置和流量管理,深入探索了动态路由的原理和实际应用。实验结果表明,动态路由可以更加灵活和高效地管理网络流量,提高网络的可靠性和可扩展性。通过本次实验,我们不仅掌握了动态路由的相关知识和操作技巧,也对动态路由的优势和应用场景有了更加深入的了解。
参考文献:
...
(参考文献引用请根据具体情况进行修改和补充)
以上就是关于动态路由实验实践的报告范文,希望对您的写作有所帮助。如需进一步的帮助,请随时与我联系。
文章来源:http://m.swy7.com/a/5188944.html
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