李萨茹图形测频率实验的几种现象分析

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摘要：示波器是实验教学的重要电子仪器之一，在大学物理实验中开设了 “示波器的使用实验”。分析用李萨如图形测频率过程中出现的几种现象，希望能对本实验的教与学有一定的参考价值。

关键词：物理实验；示波器；李萨如图形；相位

【中图分类号】TM935.3

示波器是实验教学的重要电子仪器之一，它能把抽象的电量变化过程转换成荧光屏上的可视图形，用来测定各种周期性电信号，如电压、周期、频率、相位等各物理量。因此，在大一的大学物理实验中开设了 “用李萨茹图形测频率实验”。但由于双踪示波器的功能按键繁多，在教学中只能对其工作原理及各按键的功能简单介绍。而且绝大多数的学生没有接触过示波器，因此要保证学生顺利完成实验并不容易，按错键按多键是不可避免的。有时学生会在示波器的荧光屏上同时显示出几个图形，如图1所示，并且不明白为什么会出现这种现象。本文拟以SS-7802A型双踪示波器为例对此问题进行分析，希望能对本实验的教与学有一定的参考价值。

笔者在教学中先将两个不同相位的交流电压信号分别接在CH1、CH2信号输入接口上，并调节fy：fx=1：1，然后对图1所示几种现象进行了详细的演示、讲解和分析，使学生对SS-7802A双踪示波器的使用有了进一步了解。

1 明确主要功能键的作用

（1）CH1和CH2通道信号输入接口的作用只是将信号接到设备上，需要按下CH1、CH2通道输入开关才能真正将信号接入，并进入工作状态。

（2）A扫描模式的作用是显示各通道信号波形的模式。按下A键时，系统自动开启示波器自带的锯齿波信号，并加在X轴上。CH1、CH2通道接入的信号都是加在Y轴上的信号，

（3）X-Y显示模式是李萨如图形的显示模式。按下X-Y键时，系统自动接通CH1通道的信号，并加到X轴上。在X-Y键按下之前已接入的各通道信号仍加在Y轴上。

（4）ADD键的作用是显示A扫描模式下两通道信号的叠加信号（CH1+CH2）。按下ADD键后，荧光屏上显示CH1、CH2和 CH1+CH2三个信号波形。

2 正确显示李萨如图形的方法

按下CH2键接通信号，再按下X-Y键，此时CH1通道的信号自动被打开，并加在X轴上，与加在Y轴上的CH2通道信号垂直振动合成一个封闭的图形，此图形即为李萨茹图形，如图1中的椭圆①所示。

3 分析示波器上出现多余图形的原因及消除的方法

（1）图1中的椭圆②是由于错按了ADD键而形成的。因为按下ADD键后会产生一个CH1+CH2叠加信号，并加在Y轴上，再按下X-Y键时，加在X轴上的CH1通道信号与加在Y轴上的CH1+CH2叠加信号就又多合成了一个李萨如图形，荧光屏就多了一个椭圆。

（2）图1中的直线③是由于错按了CH1键形成的。因按下CH1键就将CH1通道信号加在Y轴上。当按下X-Y键时，加在X轴上的CH1通道信号与加在Y轴上的CH1通道信号也合成了一个李萨如图形，而两通道信号是同一信号源，所以为一三象限的一条不可调整方向的直线，而不是椭圆。因此荧光屏上就多了一条直线。

（3）通过上面的分析得知：图1中的椭圆②和斜线③都是由于按键操作错误而形成的，消除的办法很简单，只需再按一次错按的键即可消除错误图形。

在示波器的实验教学中借助于分析学生实验过程中出现的问题来强调说明仪器各按键的功能，对帮助学生熟悉示波器起到了事半功倍的作用，能激发学生对物理实验课的学习兴趣，促使学生积极地去发现问题、探索问题，这对培养学生的创新能力很有帮助。虽然示波器的种类很多，功能各异，但掌握它的基本显示方法是必须的，对示波器在使用过程中出现的问题进行归类总结，对学生顺利完成实验起到了至关重要的作用。

参考文献

[1] 杨述武.普通物理实验（二、电磁学部分）[M] .北京：高等教育出版社，2002.209-218.

[2] 谢行恕.大学物理实验[M]. 北京：高等教育出版社，2001. 59-62.