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• 背景知识

示波器（oscilloscope）是电子技术中一项极其重要的发明，是最经典、最通用的时域波形测试仪器，是电子测量仪器发展史中影响最大、用途最广的测量仪器。 顾名思义，示波器就是能显示波形的仪器，能将抽象的电信号变成直观可见可测的图像信息；它不仅可以用来测量电信号电压与时间的关系，配合各种传感器，把非电学量转换成电学量，还可以用来测量压力、振动、声、光、热等各种非电学信号与时间的关系，号称“万能”的变化记录仪。 诺贝尔奖获得者、德国物理学家K.F.布劳恩（Braun KF,1850-1918）在1897年发明了第一台阴极射线显像管（CRT）示波器。他向荧光阴极射线管上的水平偏转板施加一个振荡信号，然后向纵向偏转板加一个测试信号，这两个偏转板使射线电子束发生偏转，在小荧光屏上产生瞬态的电波图像。该发明逐步演变成一台测量仪器，并且其性能不断地在改善，1946 年 Tektronix 公司推出基于同步触发的稳定CRT示波器。 随着科学技术的不断发展，示波器的种类越来越多，功能也越来越强大；按示波器的技术特点，可以将示波器分为三类：

1. 模拟实时示波器（ART- Analog Real Time Oscilloscopes），触发同步和CRT，直观实时。
2. 数字存贮示波器（DSO-Digital Storage Oscilloscopes），A/D、存贮和软件，信号数字化。
3. 数字荧光示波器（DPO- Digital Phosphor Oscilloscopes），数字荧光技术，实时显示三维信息。

这三类示波器各具特点，随着数字技术快速发展和广泛应用，数字化在物理量的测量、数据处理、传输和存贮诸方面给人类带来极大的便捷，数字示波器的使用必将成为主流；从示波器的教学角度，模拟示波器涉及电子发射、电子在电磁场中运动控制，触发同步扫描，荧光余辉显示等技术和物理原理，测量过程直观实时、没有量化延迟，同时，示波器操作界面按键多、功能多、具有良好的人机交互功能，在模拟示波器的教学中训练学生的动手和动脑能力中有独特的优势。

• 课程思政

物理与技术、工程的关系非常密切，物理的进步得益于新技术的应用，技术及工程上的难题的解决又常借助于新的科学知识的发现，技术是物理理论与实验的中介或桥梁。理解物理与技术的相互作用，培养学生将技术应用于科学实践活动甚至日常生活中的意识。 K.F.布劳恩发明“第一台阴极射线显像管（CRT）示波器”的科技创新。 示波器与时俱进的发展之道。

• 与现代技术相结合

示波器的发展与现代科学技术密切相关； 示波器在科学研究和工程技术中都有广泛的应用，在信息、电力、电子、通信、控制、仪器等行业中的应用尤为特出。

参考文献：

[1]曹晟辰.示波器的前世今生[J].中国集成电路,2018,27(08):29-32+38.

[2]尹晓冬,蔡国英,刘战存.K.F.布劳恩对物理学的几个重要贡献[J].大学物理,2016,35(04):43-48+59

（1）了解示波器的结构，理解其工作原理，特别强调触发同步功能的实现机理；

（2）通过人机交互，快速学习示波器操作界面，熟悉面板上基本按键和旋钮的功能；

（3）熟悉信号发生器的功能和使用；

（4）观察周期性输入电压信号波形，改变扫描周期以获得左移、右移和稳定的波形；

（5）学习触发同步操作以得到稳定的波形，学习示波器进行校准；

（6）学习使用示波器观察各种电信号的波形，并直读法和光标法测量其电压大小、周期和频率。

（1）观察李萨如图的特征，学习李萨如图形法测定未知正弦信号的频率；

（2）用双踪示波器观察二极管的单向导电性，并测量二极管的导通电压；

（3）用双踪示波器观察观察RC电路的相位变化，并测量相位差。

（1）整流和滤波的观察和测量；

（2）设计制作一只稳压直流电源，并测试其性能参数。

（1）比较研究各种功能二极管的伏安曲线（整流二极管，稳压二极管，开关二极管，雪崩二极管，发光二极管等）；

（2）研究二极管反向电流的温度或频率特性；

（3）研究二极管的动态电阻；

（4）研究电器的功率因素。

培养理论联系实际、动手动脑相结合的能力；

通过人机交互，培养快速学习现代仪器的基本操作能力；

学习正确使用示波器和信号发生器，培养测量电学量的能力；

设计制作训练，培育应用能力；

科研能力的训练。

振幅、周期、频率、相位 水平系统，垂直系统，触发系统，波形形成原理，X轴Y轴灵敏度 X-Y合成、李萨如图；

二极管的性能特征;

电功率因素。

物理、电子、测量、仪器仪表、自动化、计算机等工科专业。

示波器在磁滞回线、混沌电路、声速测量、光速测量以及RLC实验中的应用等等。

示波器在多学科多专业的科学研究和工程技术中应用。

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01