典型环节与典型系统的模拟

目 录

实验一 典型环节与典型系统的模拟……………………… 1 实验二 控制系统频率特性的测量及研究………………… 4 实验三 二阶系统的阶跃响应特性研究…………………… 7 实验四 自动控制系统稳定性实验………………………… 实验五 自动控制系统静态误差实验……………………… 实验六 控制系统的品质及校正装置的应用……………… 附 录 ………………………………………………………

10 121416

实验一 典型环节与典型系统的模拟

一、 实验目的

1．观察典型环节阶跃响应曲线，定性了解参数变化对典型环节动特性的影响； 2．观察不同阶数线性系统对阶跃输入信号的瞬态响应，了解参数变化对它的影响。 二、实验设备和仪器

KJ82—3型控制系统学习机 双通道慢扫描双线示波器 DF1691信号发生器 数字万用表 三、实验内容及步骤

(一) 典型环节的阶跃响应

1．实验步骤：

1) 开启电源前先将所有运算放大器接成比例状态，拔去不用的导线；

2) 闭合电源后检查供电是否正常。分别将运算放大器调零，并用示波器观察调整

好方波信号；

3) 断开电源后按图接好线，由信号源或信号发生器接到各环节的输入端； 4) 闭合电源，调节有关旋扭，观察阶跃响应波形。 2．实验内容：

（1）比例调节器：记录表

1-1

比例调节器 W 增大（顺旋） W 减小（逆旋）

阶跃

输入 响应

波形 输出

（2）积分调节器：记录表1-2

积分调节器 0．01μ 0．1μ 1μ 10μ

输 入

输出相应

改变C 时保护输入信号不变

(3)惯性环节： 记录表1-3

10S 0． 01S 0．1S 1S

(C=0.1μ

R=100K)

输入波形 输出波形

(C=1μ R=100K)

(C=1μ R=1M)

(C=10μ R=1M)

(4) 比例微分： 记录表1-4

P －D

调节器

输入波形

输出波形

(5)比例积分： 记录表1-5

P-I R=100K、

C=0.33μ R ＝330K 、C=1μ调节器

输入波形

输出波形

（6）比例、积分、微分： 记录表1-6 积分调节器

输入波形 输出波形

（二）典型二阶系统模拟 1． 实验线路：

2．方块图

K 2K 3

•a •

Usc (S ) K 2K 3a 2= =1G (S ) =2

K K 123Usr (S ) T 1T 2S +T 1S +K 2K 31+•a •

T 1S T 2S +1

=

1

T 1T 22T 1S +S +1

K 2K 3K 2K 3=

1

22

T S +2ξTS +1

其中：T =

T 1T 21

时间常数； ξ=

K 2K 32T 1

为阻尼比；

K 2K 3T 2

ωn =

ωn 为阻尼自振频率（单位H Z ）1

为无阻尼自然频率（角频率：弧度/秒）；f n =； T 2π

3．实验步骤：

⑴ 关上电源, 按实验线路图接线, 经教师检查后, 再合电源, 由调零转入工作；

⑵ 在T 1=T 2=0. 1秒(C 1=1uF , C 2=0. 1uF ) K 3=10附近改变增益系数a ，观察方波输入作用下的响应曲线，利用表1—7记录其输入输出之波形；

⑶ 让C 1=1µF , C 2=1µF , T 1=0. 1秒，T 2=1秒，K 3=10改变增益系数a ，观察方波输入作用下的响应曲线，利用表1—7记录。

表1-7

第 一 组 参 数

第 二 组 参 数

C 1=1µ、C 2=0. 1µ

输入波形 输出 阶跃 响应曲线

C 1=1µ、C 2=1µ

α=0.1 α=0.5 α=1

三、思考题

1．积分环节和惯性环节主要差别是什么？什么条件下惯性环节可视为积分环节？ 2．惯性环节什么条件下可近似为比例环节？ 3．为什么典型二阶系统实验中加入比例环节？

4．二阶系统在什么情况下不稳定，怎样构成振荡环节？ 四、实验报告要求

1． 写出实验各环节的结构图和传递函数，推出理想阶跃相应曲线；

2． 实测各环节不同参数下输出波形，认真填写表1—1至表1—7，并与理想曲线对照； 3． 分析实验中出现的现象。

实验二 控制系统频率特性的测试

一、实验目的

1． 掌握系统或环节的频率特性测试方法；

2． 实测二阶系统频率特性，将实验结果和理论计算作比较，以验证用频率法分析系

统的正确性；

3． 掌握测试用仪器设备的使用方法 二、实验内容及原理说明

在分析和设计控制系统时，首先必须建立被分析系统的数学模型，这可有二种方法来建立：

1．用解析的方法，根据元件、系统的输入量与输出量之间的内部关系，通过物理学定理列出微分方程，然后进行分析研究；

2．对已有的或选用的元件系统采用实验的方法来建立数学模型，这就是广泛采用的工程方法之一频率法，其优点是可通过图象较准确的反映被测系统或环节的动态特性，并且可用简单的频率响应实验来确定系统或元件的图象，经过对图象分析研究，求出系统或环节的传递函数。

实验内容及原理：

⑴ 对图1所示的二阶系统，测出其对数频率特性（Bode 图）

实验原理：频率特性是指在正弦信号作用下，系统输入量的频率由0变化到∞时，稳态输出量与输入量的振幅比和相位差的变化规律。其表达式为：G (j ω) =A (ω) e 式中，A (ω) =G (j ω) =

j ϕ(ω)

Uc (j ω)

正弦输出对正弦输入的幅值比 （幅频特性）

Ur (j ω)

ϕ(ω) =∠G (j ω) 正弦输出对正弦输入的相位移 （相频特性）

在被测系统的输入端输入一幅值Urm 频率为ω的正弦电压 Ur (t ) ＝Urm sin ωt 对于稳定系统,其稳定输出电压Uc 亦为一个正弦电压 Uc (t ) =Ucm sin(ωt +ϕ) 下，测得输入电压幅值Urm 1、Urm 2…和输出电压幅值Ucm 1、 在不同频率（ω1、ω2…）

Ucm 2…。经过计算可得被测系统的对数幅频特性L (ω) 。

在不同频率（ω1、ω2…）下，测得输入电压Ur 和输出电压Uc 的相位差ϕ(ω1) 、

ϕ(ω2) …即可得被测系统的对数相频特性ϕ(ω) 。

通常对数频率特性曲线（Bode ）:以两条曲线来表示系统的频率特性。横坐标常用对数lg(ω) 分度，单位为(rad/s)；对数幅频特性纵坐标为L (ω) ，L (ω) =20lg G (j ω) 单位为dB 。对数相频特性纵坐标为ϕ(ω) ，单位为“o ”（度）。

被测系统输入一幅值不变而频率变化的正弦电压（亦可把其看作单位正弦输入）。正弦

信号幅值由双通道慢扫描示波器显示屏上刻度读出。相位差由带移相功能的信号发生器读出。

⑵将二阶系统接成闭环（接通图1中a 、b 两点），测量其对数幅频特性和相频特性。 ⑶将二阶系统改为三阶系统（如图，在A 3反馈电阻上并联0.1μ电容）测量三阶系统开环

频率特性。 三、实验步骤 1．校核正弦信号波形, 将信号发生器输出的正弦信号接入示波器，观察正弦波形是否正常。2．测幅频特性和相频特性： ⑴ 按图1实验线路正确连接；

⑵ 调节系统的正弦电压Ur 的幅值U rm 为0.3～0.5V ，方法是在低频时使U rm 在示波器上

具有适当的整数刻度；

图1 ⑶计算出不同频率ω下的信号发生器的频率f 值(ω=2πf ) 列在数据表2-1中；

⑷将计算出的各频率f 值分别输入被测系统，并读得相应频率下被测系统的输出电压

Uc 的幅值Ucm 和输入与输出信号的相位差ϕ(ω) （由示波器刻度读出）。

⑸记录不同频率下的幅值变化与相位变化数据，就可得到被测系统的对数幅频特性和对数相频特性。测试框图如图2所示，信号发生器每固定一个输出频率，待输出稳定后，在双线示波器上获得一组输入输出曲线，即可读出二信号幅值的峰峰值，和相位差

图 2 四、实验预习

1．按实验内容给被测系统拟定实验方法。

2．作出所测二阶系统的开环幅频特性、相频特性以及闭环对数幅频特性（理论曲线） 五、实验报告要求

1．将实验数据进行整理，并在单对数坐标纸上画出实验曲线，并与理论曲线进行比较，分析误差原因；

2．根据所测的开环幅频特性，讨论闭环系统的稳定性和品质指标。 表2-1

频 率 频 率 相对幅值 对数幅值

输 入Ur 输出Uc

Ur /Uc 20LgUc/Ur ω（rad/s f （1/s）

相位差

ϕ(ω)

1 2 4 8 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 200 250 300 400 500 600 700 800 900 1000

注意：测量幅频特性时，一般为了读取方便，输入和输出的幅值均取其峰峰值，即

A (ω) =2U cm (ω) /2U rm (ω) 。测量相频特性时，可用李沙育图形法，将正弦信号的输入信

号和被测系统的输出信号分别接到示波器的X 轴和Y 轴，就可在示波器上形成一条封闭的曲线，这就是所谓的李沙育图形。这样，在要求测定的频率范围内逐渐改变输入频率ω，重复上述测量，就可得到一系列对应不同频率ω的幅值比和相位差的值，从而得到被测系统的幅频特性和相频特性曲线。 六、思考题：

1．什么是系统的频率响应？什么是幅频特性和相频特性？

2．频率特性的几何表示有几种方法？简述每种表示方法的基本含义。

实验三 二阶系统阶跃响应特性

一、 实验目的

1.学习二阶系统阶跃响应特性测试方法； 2.了解系统参数对阶跃响应特性的影响。 二、 实验仪器（同实验一）

三、 实验线路

四、方块图

G (S ) =

Usc (s ) K 3K 3

==

Usr (s ) T 1S (T 2S +K 3K 4α) +K 3T 1T 22

S +K 4αT 1S +1

K 3

1

=22

T S +2ξTS +1

1T 1T 2

时间常数； ωn =为无阻尼自然频率；

T K 3

式中：T =

ξ=

K 4αT 1K 4α

=2T 2T 1

K 3 为阻尼比； T 2

例：若T 1=T 2=T 0 则T =

T 0K 3

当C 1=C 2=1µF T 0=0. 1秒，K 3=10, T =0. 0316, ωn =31. 6, f ≈5H Z 当C 1=C 2=1µF T 0=0. 1秒， K 3=1 T =0. 1，

ωn =10, f ≈1. 6H Z

ξ=

K 4α2T 1αK 3=T 22

K 3 (K 4=1, T 1=T 2) 当K 3=10时，ξ≈1. 58α

而 K 3=1时 ξ=0. 52α

根据T 及ξ的值则依下述公式可求其它参量。 无阻尼自然角频率 阻尼自然频率

ωn =

11

； 无阻尼自然频率 f =； T 2πT

2

ωd =ωn −ξ； 衰减系数 σ=ωn ξ；

−

超调量 M P =e

ξπξ2−1

x 100%； 峰值时间 t p =

π； ωd

2π

调整时间

t s =

3

σ

； 阻尼振荡周期

t T =

ωd

；

五、实验步骤

1. 将各运放接成比例状态（反馈电阻调到最大）仔细调零，（用万表或示波器直流电平档）； 2. 调整好方波信号源，频率调到1Hz 以下；

3. 断开电源按图接线，经检查无误后再闭合电源，按以下步骤进行实验记录；

1) 令C 1=C 2=1µ, K 4=1, K 3=10 保持输入方波幅度不变。依表2-1所列α的

变化值逐次改变α，记录表内所列各项参数，并与理论值比较。

2) 令C 1=C 2=1µ, K 4=1, K 3=1，观察ωn 的变化，以及改变α时，阶跃响应

曲线的变化。

3)

令C 1=C 2=1µ, K 4=1, K 3=10, α=0. 33

，输入信号改为阶跃开关，记录

Usc (t ) 的瞬态响应曲线并与理论曲线比较，用表2-2记录

表2-1

α

0 0．0.33 0.44 0.63

计算

实验 计算 实验 计算 实验 计算 实验 计算 实验

ξωn (s

−1

)

f (HZ )

ωd (s

−1

)

σ(s

−1

)

Usc (V ) M p (%)

P (ms )

t s (ms )

表2-2 t （ms ） Usc (t )(%)

六、实验分析及思考

1．结合实验数据进一步从物理意义上分析改变系统参数α对M P 、t s 等系统瞬态响应参数的影响；

2．为满足一般控制系统瞬态响应特性的性能指标，各参量一般取值范围； 3．通过实验总结出观测一个实际二阶系统阶跃响应的方法； 七、实验报告要求

1．根据理论计算和实验观察，认真填写表2-1中各项数据； 2．绘制实验步骤（3）所要求的二阶系统瞬态响应曲线。 ◆选做实验内容：

一、实验目的：了解二阶系统参数T 对系统动态特性影响； 二、实验线路：同前

三、实验步骤：其它步骤同前，参数按下列要求调整：

K 3=1、K 4=1、α=1、

C =C 1=C 2依此取10µ, 1µ, 0. 1µ, 0. 01µ, 3300P ，

分别按表2-1中要求的各项记录实验结果。（主要是M P 、t s ）用C 取代表2-1中的α，

并将每组参数的阶跃响应曲线描绘下来（由示波器的“时标”定时间轴）。

实验四 控制系统稳定性实验

一、实验目的

1． 观察线性系统稳定和不稳定的运动状态。验证理论上的稳定性判据的正确性； 2． 研究系统的开环放大系数K 对稳定性的影响； 3． 了解系统时间常数对稳定性的影响。 二、实验内容和步骤

1． 用示波器观察系统的稳定性并验证理论判据正确与否 ⑴ 实验线路：

⑵ 按下列三个方案分别接实验线路：

方案一 方案二 方案三 ⑶ 实验过程：

在A 1输入端接适当宽度的方波信号，将α(即U R /U M 之值 由0—1逐步变化。用示波器观察并记录上述三种方案时系统稳定性变化，注意认真仔细地观察系统由稳定到出现自持振荡的α值。

⑷ 将上面的线路，按下列参数接线（A

1改成积分器）

R 12 C 1 1M 1µ

同 上 同 上

R 22 C 2 1M 10µ

同 上 同 上

R 32 C 3 100K 1µ 100K 0. 1µ 1M 1µ

重复（3）的实验过程并记录

二、测系统临界比例系数，观察该系数对稳定性的影响 1．实验线路结构图

2．对于上图所示的系统，当n=4、5、6、7、时，分别测出其临界开环比例系数，并与理论值比较。建议T 选0.01～0.5秒，K 选0.5～10.

K 临测试方法：设计记录表及接线图，先取较大K 值（即将衰减电位器系数α值置于1）使系统出现饱和的等幅自持振荡，然后缓缓减小α的值，直到出现很慢的衰减振荡时，记下此时的α值，即可求得K 临。

3．当n=4时，观察K 由小变大变化时，系统动态响应的变化。 三、预习要求

1． 对实验内容一的线路，分别用代数稳定性判据和频率分析法判据，判别其稳定性； 2． 对实验内容二所给的结构图，画出模拟实验线路图，选择好各组参数，拟定实验`步骤，分别计算K 临

3． 设计各项实验的记录表格。 四、实验报告要求

1． 画出各项实验的模拟实验线路图； 2． 各项实验参数选择方案； 3． 各项实验方案理论计算； 4． 实验数据及实验现象分析； 5． 实验结果与理论计算比较； 6． 结论、体会及建议。 五、思考题

1． 三阶系统的各时间常数怎样组合时，系数稳定性最好？何种组合最差？ 2． 已知三阶系统各时间常数，如何估计自振频率？

实验五 控制系统稳态误差实验

一、实验目的

控制精度反映了系统的稳态性能，它是根据系统在阶跃、斜坡或抛物线信号输入作用下所引起的稳态误差大小来衡量的。本次实验从分析O 型、Ⅰ型、Ⅱ型系统在三种不同典型信号输入下的稳态误差，验证理论上的结论。 二、实验原理与线路 1．实验线路

实验电路一 （O 型系统）

实验电路二 （Ⅰ型系统）

实验电路三 （Ⅱ型系统）

1. 典型输入信号 1) 方波信号S

1

（由信号源直接取得）

2) 斜坡信号S 2

3) 加速度信号S

3

说明：由于运算放大器非理想特性，存在积分源移，故采用近似方式取代理想信号，即用：

1111

≈ ； ≈2

2TS +1S (TS +1) S

3．校正网络

三、实验内容

1． 定性观察三种系统在三种不同输入信号时的误差，记录a 点波形；

2． 改变O 型系统的放大系数（即给变电位器的衰减系数α值）观察在S 1信号输入

时的稳态误差有何变化。

四、预习要求

1． 复习有关控制系统误差的理论，设计记录波形的表格； 2． 画出实验内容所给三种系统的结构图； 3． 估计在a 点测量误差时的波形。 五、实验报告要求

1． 按设计的表格画好实验中各种波形图；

2．将实验结果与理论分析比较。分析产生误差的原因，讨论实验中出现的现象。

11

六、思考问题：在取得不同典型输入波形的线路中，在什么情况下可以用近似；

TS +1S

用

11

近似？

(TS +1) 2S 2

实验六 控制系统的品质及校正装置的应用

一、实验目的：

1．了解校正装置对稳定性的影响，观察加校正装置前后系统动态特性的变化； 2．学习利用伯德图对给定非稳定系统（或动态特性不良的系统），设计校正装置，并通过实验，验证设计的正确性。 二、实验预习和准备：

1．对实验所给定的电路，分别推出开环传递函数；

2．画出系统的伯德图，根据伯德图分析讨论系统稳定`性，选择校正方案，制定实验计划。（包括实验步骤记录表格等） 三、实验线路：

实验线路一

实验线路二

实验线路三

实验线路四

四、实验内容：

1．按所给实验线路图接线，先不接图中虚线框内的部分（即不加校正）调节系统开环放大倍数，使系统处于临界振荡。 2．加入图中校正装置，（或自己设计的校正装置），观察系统输出波形的变化，与理论计算比较。

五、实验报告要求

1． 画出实验线路图校正前后的伯德图，分析系统稳定性与品质，与实验结果对照。 2． 按设计的记录表格画出校正前后系统阶跃输入响应曲线。

3． 总结实验体会。

附录： 实验中使用仪器简介

一、KJ82—3型自动控制系统学习机

KJ82—3型自动控制学习机是供控制理论基础课程实验用的教学仪器，利用运算放大器与各种阻容网络的配合，模拟各种自动控制系统，实现时域和频域的各种动态特性的研究，通过示波器进行观察和分析研究。 1．仪器主要部分

运算单元7个（其中两个单元可加初始条件）

常系数电位器2个（其中一个为指针式多圈电位器） 阻容无源环节一个 非线性环节2个

2．主要技术指标

方波信号频率范围：05～3000HZ、幅值0～6V 、阶跃信号幅值：±5V 3．使用方法前的检查与调整

1）运放正常与否：将信号送入各运放单元，示波器分别接各输出端，调节1.5M 电位器，则在输出端观察到幅度能平稳变化。当接入电容后，波形有相位的变化，因此检查各运放单元及其所带阻容网络的工作正常与否。一般实验，运放正常即可进行排题运行。 2）运算放大器调零：每次实验开始先校准每个运放零点，这称为调零。调零时先将运放接成比例器，通常把柄1.5M 电位器调到中间,反相输入端通过50K 接地开启电源，用示波器直流档观察运放输出端是否为零电平（或用万用表电压档量），若不是0电平则用小螺丝刀慢慢旋动电位器，即可将运放调到0电平输出。 3）信号源调整：

（见图）调节电位器，电位器动端即可得到±5V的稳压电源，由开关KJ 的控制从输出孔得到所需的阶跃信号。

ⅱ方波信号：打开信号源开关，信号指示灯亮（闪烁频率即为信号频率）S 点即有方波信号输出。信号频率可用示波器时标测量，幅度可用衰减电位器调节，亦可将输出端接到一个闲置的运放单元上（接成比例调节器）进行幅度调节。做频率特性实验时可调节细调旋钮选一个兼顾各频段的位置，然后旋动粗调旋钮，每档相差十倍频程（100P档除外）

4）系数电位器调整：W1、W2、为普通电位器，且一端接地，用于粗略观察系数的系数器比例系数可由面板刻度读出。W3为指针式多圈电位器，用来给定较精确的电压值或作为系数器。顺时针旋转（指针由0→10时）表示C-Z3之间电阻。 二、DF1691多功能任意波形发生器

多功能任意波形发生器，是一种采用微处理技术的智能化仪器，除具有普通函数信号发生器的基本功能，产生正弦波、方波、三角波、等固定形状的波形外，还能产生人们任意构想的规则波形，并能输出两路相同或不相同的波形，两路输出波形具有移相功能。 1．主要技术指标：

频率范围： 10KH Z～10KH Z(一百万秒)

移相范围： 0～360 输出幅度： 10mV～10V 输出阻抗： 50Ω 2．功能及命令格式

-6

1）“POWER”键为电源开关，按下该键，仪器接通电源，数码管立即显示“DF1691”四个数字。这四个数字表示仪器的型号。数码管显示2秒钟后显示输出幅度1V .再2秒后显示二路输出的相移量为“90DEG ”。然后再重复显示频率值、输出幅度值和相移量。松开“POWER ”键电源开关断开。注意：关机30秒后才可重新开机。

2)“ENTER”键用来表示CPU 工作在面板扫描状态，还是命令译码、功能执行状态，有一指示灯来区别这二状态。只要按动其它任何一键，该指示灯即亮，表示仪器处于面板操作状态。这是按动“ENTER ”键盘，该指示灯就灭，CPU进入命令译码及执行状态。

3）频率功能：该功能键用符号F 表示，用来调节波形的输出频率,其单位键有KHZ、HZ、MHZ。按动F 键不管数码管此时显示的是幅度值或是相移值，马上转为显示频率值，并且锁定住，不在轮显。欲改变频率，只要改变命令格式就能达到改变频率的目的。如要输出波形频率为2.001KHZ ：

按键:

如再按键

波形输出频率变为5H Z 。

（注意1：按第一个数码键时，显示器清除原先的内容，在右边第一位上显示刚按键的那个数字，其它三为显示“0”，继续按数码键时，显示值逐位右移。） （注意2：按错键，对错误的命令不予执行）

4）输出幅度功能 ：用符号“U”表示，用来调节波形的输出幅度，U功能键有V 和mV 二个单位键。按动此键，不管数码管此时显示的是频率值，还是相位值，马上转为显示幅度值，并锁住不再轮显。欲改变输出幅度，只要按命令格式按键就行。如要输出2V 的波形

5）移相功能:该功能表示波形从OUT1与OUT2输出时的相位差.用符号“PHA”表示。按动此键，数码管立即从频率、幅度、相移轮显转为显示相位量。按命令格式按键就地取材能实现波形相移。

按键

（注意3：移相功能键无单位键，其表示OUT1的输出波形，移相某一角度后从OUT2输出。因此一旦移相功能起作用，OUT2的输出波形必定与OUT1相同）

务请牢记，在按动其它功能键后，要使功能被CPU 执行，须在最后按“ENTER ”键，如果指示灯还亮着，表示仪器还处于面板按键扫描状态。其它各键的用途如需可阅读该仪器的使用说明书。

三、DF4313D 双通道慢扫描示波器

该示波器为便携式双通道长余辉、慢扫描示波器。垂直灵敏度5mV/diV～20V/diV。水平扫描速率0.5µS / diV ～1S/diV ，并有慢端单位X10扩展功能，可将扫描速率降到10S/diV，且有X5扩展功能，可将扫描速率扩展到100µS /diV 。该机具有自动、常态、单次三种触发方式可供选择。

图1和表1列出了该示波器的外形和操作控制键的名称和功能简介。可根据实验需要选择使用。

前面板控制件位置

后面板控制件位置

图1 控制件位置图

表1 序号 1 2 3 4 5 6

7、8 9

10

11、12 13、14 15、16 17、18 19 20 21 22

23 24 25 26 27 28 29 30 31 序号 32 33 34 35

功能

轨迹亮度调节 轨迹清晰度调节

调节轨迹与水平刻度线平行 电源接通时指示灯亮 电源接通或关闭

提供幅度为0.5V , 频率为1HZ 的方波信号，用于调准探头的补偿和检测和垂直以及水平电路的基本功能。

垂直位移(VERTICAL POSITION)调整轨迹在屏幕中垂直位置 垂直方向（VERTICAL MODE） 垂直通道的工作方式线选择

Y1或Y2:通道1或通道2单独显示 ALT:两个通道交替显示

CHOP:两个通道断续显示，用于在扫描速度较低时的双踪显示。

ADD:用于显示两个通道代数和或差

通道2极性（Y2 NORM/INVERT）通道2的极性转换，垂直方式工作在“ADD”

方式时, “NORM ”或“INVERT ”可分别获得两个通道代数和或差的显示。

电压衰减(VOLTS/DIV) 垂直偏转灵敏度的调节 微调（V ARIABLE ） 用于连续调节垂直偏转灵敏度 耦合方式(AC-GND-DC) 用于选择被测信号馈入至垂直的耦合方式 Y1 OR X; Y2 OR Y 被测信号的输入端口 水平移位(HORIZONTAL POSITION) 用于调节轨迹在屏幕中的水平位置 电平（LEVEL ） 用于调节被测信号在某一电平触发扫描 触发极性（SLOPE ） 用于选择信号上升或下降沿触发扫描 扫描方式(SWEEP MODE) 扫描方式选择：自动（AUTO ）信号频率在

20HZ 以上时常用的一种工作方式。 常态（NORM ）：无触发信号时，屏幕中无轨迹显示，在被测信号频率较低时使用。 单次（SINGLE ）：只触发一次扫描，用于显示或拍摄非重复信号。

被触发或准备指示 在被触发扫描时指示灯亮，在单次扫描时，（TRIG’D READY） 灯亮指示扫描电路在触发等待状态。 扫描速率（SEC/DIV） 用于调节扫描速度 微调（V ARIABLE ） 用于连续调节扫描速度 触发源（TRIGGER SOURCE） 用于选择产生触发的源信号 PUSE|÷10 （1s/div～1ms/div） 按下该键扫描速度减慢10倍功能 接地（⊥） 安全接地，可用于信号得连接 外触发输入(EXT INPUT) 在选择外触发工作时触发信号插座 通道1输出 用于跟踪Y1信号频率 电源插座 电源输入插座 控制件名称 功能

电源设置或220V 电源设置 保险插座 电源保险丝座 电视信号同步键 按下该键能稳定地观察电视场信号 PUSHx5 (1s/div～0.5μs/div) 按下该键扫描速度扩展5倍

控制件名称

亮度（INTENSITY ） 聚焦（FOCUS ）

轨迹旋转（TRACE ROTAION） 电源指示（POWER INDICATOR）电源（POWER ）

校准信号（PROBE ADJUST）

示波器的操作方法

1． 电源电压的设置

该示波器具有二种电源电压设置，在接通电源前，应根据当地标准参见仪器后盖提示

将开关置合适档位，。

2．面板一般功能的检查

⑴将有关控制件位置置2表位置 表2

控制件作用 作用位置 控制件作用 作用位置

DC 亮度(INTENSITY) 居中 输入耦合

聚焦(FOUS) 居中 扫描方式(SWEEP MODE) 自动

位移(POSITION) 居中 极性(SLOPE)

Y1 0.1ms 垂直方式(MODE) 扫描速率(SAC/DIV)

0.1V(X) 电压衰减(VOLTS/V) 触发源(TRIGGER SOURCE) Y1

微调(VARIABLE) 顺时针旋足 耦合方式常态

⑵接通电源，电源指示灯亮、稍等预热，屏幕中出项光迹，分别调节亮度和聚焦旋钮，

使光迹的亮度适中、清晰。

⑶亮度调节：调节辉度电位器1，使屏幕显示的轨迹、亮度适中。一般观察不宜太亮，

以避免荧光屏过早老化。高亮度的显示用于观察一些低重复频率信号的快速显示。

3．垂直系统的操作

⑴垂直方式的选择：

当只需观察一路信号时，将“MODE ”开关按入“Y1”或“Y2”，此时被选中的通道有

效，被测信号可从通道端口输入；当需要同时观察两路信号时，将“MODE ”开关置交替

“ALT ”，该方式使两个通道的信号被交替的显示。当需要观察两路信号的代数和时，将

“MODE ”开关置“ADD ”在选择该方式时，两个通道的衰减设置必须一致，将“Y2

INVERT ‘按入，可得到两个信号相减的显示。

⑵输入藕合选择：

直流（DC ）适用于观察包含直流成份的被测信号

交流（AC ）藕合，信号中的直流成份被隔断，用于观察信号的交流成份。

接地（GND ），通道输入端接地（输入信号断开）用于确定输入信号为零时光迹所在位

置。

4．水平系统的操作

1）扫描速度的设定：扫速范围从0.5µS / diV ～1S/diV 按1-2-5进位分20档步进。按

下键27扫速（1s/diV～1ms/diV）减慢10倍功能，按下键35扫速（1s/diV～0.5μs/diV）

扩展5倍。

2）扫描方式的选择

自动（AUTO ）：当无触发信号输入时，屏幕上显示扫描光迹，一旦有触发信号输入，电

路自动转换为触发扫描状态，调节电平可使波形稳定地显示在屏幕上。

常态（NORM ）无信号输入时，屏幕上无光迹显示，有信号输入时，触发电平调节在合适

位置上，电路被触发扫描，当被测信号频率低于20HZ 时，必须选择该方式。

单次（SINGLE ）用于产生单次扫描

3）触发源的选择（TRIGGER SOURCE）

触发源有四种方式选择：

当垂直方式工作于“交替”或“断续”时触发源选择某一通道，可用于两通道时间或

相位的比较，当两通道的信号（相关信号）频率有差异时，应选择频率低的那个通道用于

触发。

在单踪显示时，触发源选择无论是置“Y1”或 “Y2”，触发信号都来之于被显示通道。

5．测量前的检查和调整

为了使仪器获得最高的测量效果，在测量前应对如下项目进行检查和调整。

1）光迹旋转（TRACE ROTATION）

在正常情况下，被显示波形的水平方向应与屏幕的水平刻度线平行，但由于地磁或

其它原因造成误差可按下列步骤检查或调整。

预置仪器控制件，使屏幕获得一个扫描基线。

调节垂直移位使扫描基线与水平刻度平行，如不平行，用起子调整前面板“TRACE

ROTATTON ”控制器。

2）幅值的测量

对被测信号波形峰－峰值的测量步骤如下：

⑴将信号输入至Y 1或Y 2插座，将垂直方向置选用的通道。

⑵设置电压衰减器并观察波形，使被显示的波形幅度为5格左右，将衰减微调顺时针旋

足（校正位置）。

⑶调整触发电平，是波形稳定。

⑷调整扫速控制器，使屏幕显示至少一个波形周期。

⑸调整垂直移位，是波形的底部在屏幕中某一水平坐标上。

⑹调整水平移位，是波形顶部在屏幕中央的垂直坐标上。

⑺测量垂直方向A －B 两点的格数。

⑻按下面公式计算被测信号的峰－峰电压值（V P-P ）。

V P-P ＝垂直方向格数X 垂直偏转因数

例如：在图2中，测出A －B 两点的垂直格数为4.8格, 垂直偏转因数为5v/div,则

V P-P =4.8X5=24(V)

3）时间间隔的测量

对一个波形两点间时间间隔的测量，

可按下列步骤进行：

⑴ 将被测信号馈入Y1或Y2插座, 设置

垂直通道为选用通道；

⑵ 调整触发电平使波形稳定显示；

⑶ 将扫速微调顺时针旋足(CAL位置),

调整扫速选择开关, 使屏幕显示1～2个信

号周期；

⑷ 分别调整垂直移位和水平移位, 使波

形中需测量的两点位于屏幕中央的水平刻度线上；

⑸ 测量两点间的水平距离，按下式计算出时间间隔。

时间间隔（S ）＝

两点间的水平距离（格）X 扫描时间因数（时间/格） 水平扩展因数

例：在图3中，测得AB 两点间的水平距离为8格，扫描时间因数设置为2ms/格，水平

扩展为X1,则：

时间间隔＝8格X 2ms /格16ms 1

4）周期和频率的测量在上图的例子中，

A、B两点间的时间间隔的测量室一个特

例，测量结果2即为该信号的周期（T），

该信号的频率f 则为1/T.在上述例子中

测出该信号的周期为16ms,则该信号的

频率为：

f =1/T =1/16X 10−2=62. （5Hz )

5）上升或下降时间的测量

上升（或下降）时间间隔的测量方法

和时间间隔的测量方法一样，不过被选

择的测量点规定在波形满幅度的10％和90％

两处， 图3 时间间隔的测量

步骤如下：

⑴设置垂直方向为Y1或Y2,将信号馈入被选中的通道；

⑵调整电压衰减和微调，使波形垂直方向显示5格；

⑶调整垂直移位，使波形的顶部和底部分别位于100％和0％的刻度线上；

⑷调整扫速开关，使屏幕显示波形的上升沿或下降沿；

⑸调整水平移位，是波形上升沿的的10％处相交于某一刻度线上；

⑹测量10％至90％二点间的水平距离（图中AB 两点）

注：对一些速度较快的前沿（或后沿）的时间测量，将扫描扩展旋钮拉出，可使波形中水

平

方向扩展5倍。

⑺按下列计算出波形上升时间：

上升（或下降）时间＝

水平距离（格) X 扫描时间因数（时间/格）

水平扩展因数

例：在图4中，波形上升沿的10％处（A 点）

至90％（B点）的水平距离为1.8格，扫速

开关置0.1µs/格，扫描扩展因数为X5，根

据公式计算出：

上升时间＝1. 8格X 1µs /格0. 36µs 5

图4 上升时间的测量

6）相位差的测量

对两个相关信号时间差的测量，可按下列步骤进行

⑴根据被测信号频率将垂直方式开关置“ALT”或“CHOP”位置；

⑵将参考信号和一个受比较的信号分别输入“Y1”或“Y2”插座；

⑶设置触发源选择至作为参考的那个通道；

⑷调整“VOLTS/DIV”，使屏幕显示合适的观察幅度；

⑸调“VOLTS/DIV”和微调，使二个波形显示幅度一致；

⑹调“SEC/DIV”和微调，使波形的一个周期在屏幕上显示9格，这样水平刻度线上的

00每格即被定位40、（360除以9）。

⑺测量两个波形在上升或下降到同一个幅度时的水平距离；

⑻按下列计算出两个信号的相位差：

0 相位差＝水平距离（格）X 40/格

例：在图5，测得两个波形测量点的水平距离为1.5格，则根据公式可算出：

00 相位差＝1.5X40/格＝60

7．X-Y方式的应用

在某些场合，X轴的光迹偏转需有外来

信号控制，

如:外接扫描信号、李沙育图形的观察或

作为其它设备的显示装置等，都需要用到

该方式。

X-Y 方式的操作：

将“SEC/DIV”开关逆时针方向旋足至

“X-Y”位置，由“Y1 OR X”端口输入

X 轴信号，其偏转灵敏度仍按该通道的 VOLTS/DIV”开关指示值读取。 由仪器背面的Y1输出插座，外接频率计，

对被测信号进行频率监视。

图5 相位差的测量