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象,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。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、调幅度等等以图像形式在阴极射线管荧光屏上显示两个或两个以上参数间的函数关系的电子测量仪器。示波器根据对不同时域测量的要求有通用示波器、存储示波器和取样示波器三类。
发展历程
阴极射线管将电信号变成荧光屏上可见的图像,是电子技术中一项极其重要的发明。
1879年,W.克鲁克斯利用磁场能使真空管中阴极射线偏转,以及荧光材料在电子束轰击下能发出荧光和磷光的原理制成了阴极射线管。
1897年,K.F.布劳恩改进了克鲁克斯管,使电子束电流可控以改变光点的亮度,从而制成了实用的阴极射线管,如示波管、电视显像管等。示波器在电子测量仪器发展史中是影响最大、用途最广、生产品种最多的仪器,配上适当的非电量换能器后能测量和显示几乎一切物理量和动态过程。在电子测量仪器中,示波器是一种电信号的时域测量和分析仪器;它显示信号随时间变化的波形,是一种非常直观的波形分析器。第一台电子管示波器于1931年问世,随着晶体管、集成组件、超小型元件、器件和新型示波管的出现,现代示波器的性能和结构已有显著的改进。
显著优点
①非常直观,能将波形直接显示在荧光屏上,还可用照相方法取得永久性记录;
②量程大,可测量从高灵敏示波器的数微伏至高压示波器的数万伏的信号;
③输入阻抗高,对被测系统影响极小;
④反应迅速,电子束惰性极小,能显示纳秒级的快速过程;
⑤多信道,能在同一荧光屏上同时显示几个过程,便于观察、比较、测量和分析;
⑥耐过载能力强,能在恶劣环境下工作。
性能指标
示波器的主要性能指标是频率范围、灵敏度、信道数和存储功能。
①频率范围:指-3分贝时的上限、下限频率。一般示波器下限频率可达直流或很低频率,上限频率具有重要意义,它决定可显示的最快速过程。
②灵敏度:指偏转一格刻度(8~10毫米)所需的输入电压,目前常用示波器灵敏度可达每格1~10毫伏。
③信道数目:指同时在荧光屏显示的输入信道的数目,最常见的为1~4个信道。
④存储功能:所有示波器都可用来观察重复性(即周期性)波形,但是,如果周期很长或是单次快速过程,普通示波器在显示时会出现闪烁、过暗或捕捉不住等现象,存储示波器具有存储功能,能观察上述特殊波形。