唇。。。曇花一現(xiàn)。。。曇花一現(xiàn)。。。曇花一現(xiàn)。。。嗚嗚嗚....“快 護(hù)士，她崩潰了...槳! 沒(méi)有電視醫(yī)院劇會(huì) 完全沒(méi)有心臟監(jiān)測(cè)器的視覺(jué)和聲音 病人的床邊。我們都看過(guò)那些明亮的痕跡 上躥下跳——但你有沒(méi)有停下來(lái)想過(guò)到底是怎么回事 他們工作?像這樣的心臟監(jiān)測(cè)器是基于一種電子 一種稱(chēng)為繪圖機(jī)的 示波器，其工作方式很像 一臺(tái)老式的電視機(jī)。讓我們仔細(xì)看看這些 方便的儀器，看看它們是如何工作的!

　　照片：過(guò)去的爆炸!想象一下，之前嘗試構(gòu)建緊湊型示波器 微型電子元件很容易獲得。這是國(guó)家科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn) 標(biāo)準(zhǔn)局和美國(guó)海軍航空局 (BuAer) 在 1950 年代之前面對(duì)過(guò) 他們可以動(dòng)手 晶體管.他們想出的是這種非常緊湊的機(jī)器，一種亞小型雷達(dá)指示器示波器，其歷史可以追溯到 1954 年至 1956 年。 照片由 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院數(shù)字館藏，蓋瑟斯堡，馬里蘭州 20899。

　　什么是示波器?

　　你幾乎肯定在學(xué)校畫(huà)過(guò)圖表，并在 報(bào)紙。他們中的許多人展示了一定數(shù)量的東西是如何 (如心率、公司股票價(jià)格或 國(guó)家匯率)隨時(shí)間變化：它們有數(shù)量 在垂直方向上繪制(稱(chēng)為 Y 軸) 以及在水平方向上繪制的時(shí)間段( x 軸).

　　像這樣的圖表的問(wèn)題在于，它們可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能 劇情——當(dāng)然，除非你碰巧是示波器! 這是一個(gè)方便的小工具，可以使用您輸入的信號(hào)自動(dòng)繪制圖表 連接到電子電路的探測(cè)器，科學(xué)儀器， 或一件醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備。

　　藝術(shù)品：下圖：典型的圖表/圖形。這個(gè)顯示了穩(wěn)定增長(zhǎng) 電子商務(wù) 近年來(lái)。x 軸(時(shí)間)水平穿過(guò)頁(yè)面;Y 軸(收入)垂直向上延伸。 由美國(guó)人口普查局提供。

　　我們可以用示波器做什么?

　　照片：美國(guó)海軍電工使用示波器檢查 航空母艦上的電動(dòng)機(jī)。照片由Paolo Bayas提供，由美國(guó)海軍和 維基共享資源.

　　我們可以使用示波器查看所有各種信號(hào) 各種方式。如果你曾經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò) 電子學(xué), 您將使用示波器觀(guān)察電路中的信號(hào)如何隨時(shí)間變化;你 他們還可以定位損壞的電視、收音機(jī)和所有故障 各種類(lèi)似設(shè)備。典型示波器上的探頭讓 你喂食 電流 通過(guò)同軸電纜，但這并不意味著示波器只能測(cè)量電力。插入一個(gè) 傳感器 (轉(zhuǎn)換一個(gè) 一種能量進(jìn)入另一個(gè))，你可以用示波器測(cè)量幾乎任何東西。 例如，您可以使用 麥克風(fēng) (一種換能器， 將聲能轉(zhuǎn)換為電信號(hào))來(lái)研究聲音 帶示波器的信號(hào);您可以使用 熱電偶 (一 將熱量轉(zhuǎn)化為電能的傳感器)用于研究溫度 變化;或者您可以使用 壓電換能器 (擠壓時(shí)產(chǎn)生電力)來(lái)研究振動(dòng)，例如 人的心跳。

　　示波器真正有用的事情之一是它們將不可見(jiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為我們可以做的事情的方式。 看到并理解。所以，例如，你聽(tīng)不到 超聲波——根據(jù)定義，聲音高于人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍。但是你可以用示波器非常容易地看到和研究它。同樣，示波器為聽(tīng)力障礙者提供了一種非常有用的方式來(lái)觀(guān)察和研究聲音。 他們可能無(wú)法通過(guò)任何其他方式欣賞。

　　照片：讓聲音可見(jiàn)。您可以將示波器用作聲音“可視化器”。事實(shí)上，這是來(lái)自計(jì)算機(jī)可視化儀的痕跡，我在其中輸入了貝多芬的片段，但沒(méi)有什么可以阻止你用連接到高保真音響(或手機(jī)上的應(yīng)用程序)的物理示波器做類(lèi)似的事情。

　　示波器的工作原理

　　傳統(tǒng)示波器的工作方式幾乎與 傳統(tǒng)(陰極射線(xiàn)管)電視;事實(shí)上，你有時(shí)會(huì)看到 示波器稱(chēng)為 陰極射線(xiàn)示波器 或 CRO。在電視里， 電子 光束用于在涂覆的屏幕上來(lái)回掃描 背面有特殊化學(xué)品，稱(chēng)為 熒光粉.每次 光束擊中屏幕，使熒光粉亮起。在更短的時(shí)間內(nèi) 比眨眼所需的時(shí)間，電子束掃過(guò) 整個(gè)屏幕并建立您可以看到的圖片。然后他們這樣做 一切從頭再來(lái)。再說(shuō)一遍。再說(shuō)一遍。所以你看到一幅動(dòng)態(tài)畫(huà)面 而不是靜止的。(快速瀏覽我們的 電視 圖表的文章顯示 你這一切在實(shí)踐中是如何工作的。在示波器中，電子 光束的工作方式相同，但不是構(gòu)建圖片，而是繪制圖形。 當(dāng)您觀(guān)看示波器屏幕上繪制的線(xiàn)條時(shí)，您正在了解的內(nèi)容 實(shí)際上看的是電子束上下晃動(dòng)!

　　需要注意的是：電信號(hào)有效地饋入 x 和 y 連接 成為屏幕上圖表上的 x 和 y 值。因?yàn)橛幸粚?duì)一的 這兩樣?xùn)|西的對(duì)應(yīng)關(guān)系，傳統(tǒng)的示波器 是一個(gè) 模擬 裝置。(另一種看待方式 也就是說(shuō)，屏幕上的痕跡是你正在做的事情的類(lèi)比 學(xué)習(xí)或測(cè)量。

　　照片：示波器繪制某個(gè)量的跡線(xiàn)(圖形)(繪制在 y 軸上)，該量隨時(shí)間變化(繪制在 x 軸上)。您將看到的一種常見(jiàn)模式是這種平滑起伏的、蛇狀的上下軌跡，稱(chēng)為 正弦波 或正弦波(綠色上線(xiàn))。 另一種非常常見(jiàn)的模式是鋸齒波(正弦波下方顯示的藍(lán)色階梯跡線(xiàn))。 這是來(lái)自O(shè)scium的演示截圖，Oscium是一款插入式示波器，可在智能手機(jī)或平板電腦上復(fù)制傳統(tǒng)示波器的某些功能。

　　電子圖表

　　示波器實(shí)際上是如何繪制軌跡的? 想象一下，您是一臺(tái)示波器! 想象一下，在一塊零點(diǎn)處拿著一支鉛筆 的方格紙?，F(xiàn)在假設(shè)你的手被綁在兩個(gè) 電動(dòng)機(jī), 其中一個(gè)可以在垂直方向(y)中精確移動(dòng)它 方向(即向上和向下頁(yè)面)，而另一個(gè)可以 沿水平 (x) 方向移動(dòng)它(從側(cè)面穿過(guò)頁(yè)面到 邊)。電機(jī)連接到電子電路 可以對(duì)不同類(lèi)型的信號(hào)進(jìn)行采樣。

　　首先，讓我們假設(shè)我們 將 X 電路連接到電子設(shè)備 石英 時(shí)鐘.每次 時(shí)鐘滴答作響，它向移動(dòng)您手的 X 電機(jī)發(fā)送信號(hào) 稍微向右。所以，在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)，你的手 逐漸向右移動(dòng)，畫(huà)一條水平線(xiàn)。 現(xiàn)在假設(shè)我們將y電路連接到某種電子設(shè)備 檢測(cè)人心跳的儀器。如果 x 和 y 電路 同時(shí)連接，你的手會(huì)在頁(yè)面上移動(dòng)， 和以前一樣，但每次心臟跳動(dòng)時(shí)垂直跳起來(lái)，畫(huà)畫(huà) 你在電視醫(yī)院劇中看到的經(jīng)典心跳痕跡。 用電子代替鉛筆和方格紙 光束和電視屏幕，您可以準(zhǔn)確地看到示波器如何 畫(huà)出它的痕跡。每次有信號(hào)通過(guò) y 電路進(jìn)入時(shí)， 電子束跳起來(lái)。自始至終， 正在發(fā)出時(shí)間信號(hào) 軌跡沿水平 (X) 軸從左向右移動(dòng)。

　　插圖：示波器如何繪制正弦波。1)在陰極射線(xiàn)管(CRT)內(nèi)，電子槍(黃色)向熒光屏發(fā)射一束電子(綠點(diǎn))。2)在沒(méi)有信號(hào)連接到示波器的情況下，定時(shí)電路為電磁線(xiàn)圈(藍(lán)色)供電，使電子束從左到右緩慢掃過(guò)屏幕(有效地為圖形的x軸供電)。3) 當(dāng)您將起伏信號(hào)(橙色)饋入示波器的探頭時(shí)，不同的電路為一對(duì)垂直線(xiàn)圈(紅色)供電，使波束上下掃掠。4)線(xiàn)圈一起作用，使電子束掃出上下擺動(dòng)的跡線(xiàn)(正弦波)。

　　如何使用示波器?

　　很簡(jiǎn)單!您將要學(xué)習(xí)的信號(hào)連接到 Y 電路并使用 X 電路(有時(shí)稱(chēng)為時(shí)基)來(lái) 研究信號(hào)如何隨時(shí)間變化。或者，您可以連接 第二個(gè)信號(hào)到X電路，然后研究Y和X如何 信號(hào)一起變化。在示波器打開(kāi)并插入的情況下 進(jìn)入信號(hào)，你會(huì)看到在 屏幕上的“方格紙”(稱(chēng)為 經(jīng)緯網(wǎng), 在方塊中標(biāo)記出來(lái)，稱(chēng)為 部門(mén)).

　　如果跡線(xiàn)太小而無(wú)法正確查看，則需要調(diào)整 校準(zhǔn) x 軸和 y 軸 — 就像使用不同大小的軸一樣 在紙上繪制圖表時(shí)縮放。如果您將 時(shí)間/分區(qū)控制(通常標(biāo)記為時(shí)間/格或秒/格)，您可以更改屏幕的每個(gè) x 軸分區(qū) 因此，傳入的信號(hào)需要更多時(shí)間才能移動(dòng)。例如 如果心跳每秒發(fā)出脈沖并且屏幕已設(shè)置 到每個(gè)分區(qū)一秒鐘，你會(huì)得到一個(gè)脈沖出現(xiàn)在每個(gè) 屏幕的分割(線(xiàn))。如果轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間/分區(qū) 控制，使其設(shè)置為每格0.5秒，脈沖將擴(kuò)散以采取 增加兩倍的水平空間(因?yàn)楝F(xiàn)在是一秒鐘的時(shí)間 由屏幕的兩個(gè)部分表示)。您可以調(diào)整 y 軸 以相同的方式控制(通常標(biāo)記為伏特/格或伏特/格)。 一般 這個(gè)想法是使跟蹤展開(kāi)并填充 整個(gè)屏幕，因此您可以使用經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。

　　示波器的類(lèi)型

　　CRO 和液晶顯示器

　　正如我們已經(jīng)看到的，示波器最初是基于 陰極射線(xiàn)管(CRT)，相對(duì)較大，較重， 耗電、不可靠且價(jià)格昂貴。 (您可以從舊的中看到陰極射線(xiàn)管的精美圖片 示波器開(kāi)啟 維基共享資源.)就像CRT電視一樣 現(xiàn)在在很大程度上被更方便的取代 液晶顯示器 技術(shù)上，所以很多CRT示波器已經(jīng)被平板液晶屏所取代。 LCD不使用移動(dòng)的電子束來(lái)繪制跡線(xiàn) 示波器使用數(shù)字電子設(shè)備繪制跡線(xiàn) 相反，有效地模仿老年人正在發(fā)生的事情 科技。LCD示波器往往更便宜，更多 緊湊：您甚至可以將它們放在口袋里!

　　照片：典型的全尺寸數(shù)字示波器。圖片來(lái)源 布萊恩·里德由美國(guó)海軍和 維基共享資源.

　　與傳統(tǒng)示波器不同，傳統(tǒng)示波器完全使用 模擬 技術(shù)(在屏幕上顯示精確對(duì)應(yīng)的不同信號(hào) 到您輸入的信號(hào))，LCD 示波器通常是 數(shù)字：他們使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)打開(kāi)輸入 (模擬)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字(數(shù)字)形式，然后將這些數(shù)字繪制在屏幕上。

　　照片：數(shù)字示波器比 老式的模擬的。這是一個(gè)手持式福祿克示波器，用于檢查 電子設(shè)備機(jī)架后面的通信信號(hào)。 攝影：Andrew Lee 提供 美國(guó)空軍.

　　插入式 (USB) 示波器

　　由于您的計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)已經(jīng)具有 CRT 或 LCD 顯示屏，因此實(shí)際上不需要 再買(mǎi)一臺(tái)示波器，偶爾用于業(yè)余愛(ài)好。Cleverscope等公司銷(xiāo)售廉價(jià)的插入式示波器 (帶 USB 連接器或用于移動(dòng)設(shè)備的等效引線(xiàn))，用于模擬傳統(tǒng)示波器中的電路并在 PC 或移動(dòng)屏幕上顯示跡線(xiàn)。這是多么方便啊! (您可以在 上看到典型 USB 示波器模塊的圖片 維基共享資源.)

　　示波器應(yīng)用程序

　　搜索您最喜歡的應(yīng)用商店，您會(huì)發(fā)現(xiàn)很多“示波器”的熱門(mén)歌曲，從簡(jiǎn)單的 演示信號(hào)跡線(xiàn)直至功能齊全的示波器，這些示波器從插入式探頭獲取信號(hào)。基本應(yīng)用 使用麥克風(fēng)作為他們非常粗糙的信號(hào)源。使用用于手機(jī)的USB適配器電纜和插入式探頭， 您的手機(jī)成為即時(shí)袖珍示波器!Oscium 制造了最著名的插入式示波器探頭，用于 iPhone / iPod Touch和Android，毫無(wú)疑問(wèn)，它們也可以從其他制造商處獲得。

　　照片：這是兩個(gè)典型示波器應(yīng)用程序的屏幕截圖。 1)非常基本的示波器應(yīng)用程序(可從通常的應(yīng)用程序商店獲得)繪制當(dāng)前通過(guò)移動(dòng)設(shè)備麥克風(fēng)輸入的任何聲音信號(hào)的簡(jiǎn)單幅度軌跡。這是向孩子們展示不同音調(diào)和音高的聲音如何產(chǎn)生不同形狀的波浪的好方法。在這里，我在手機(jī)中哼唱一個(gè)音調(diào)以產(chǎn)生近似的正弦波 - 我可以改變響度和音調(diào)，并在這樣做時(shí)觀(guān)察音軌會(huì)發(fā)生什么。如果我吹口哨或哼唱，或者試圖讓我的聲音聽(tīng)起來(lái)像喇叭或長(zhǎng)笛，會(huì)發(fā)生什么?這是對(duì)示波器的一個(gè)很好的介紹，也是一種比傳統(tǒng)科學(xué)書(shū)籍更有趣、更互動(dòng)的波學(xué)習(xí)方式。 2)稍微復(fù)雜的聲音示波器應(yīng)用程序(來(lái)自Denis Bolshoiden，適用于Android)可以繪制相同的振幅軌跡，或者(如圖所示)來(lái)自麥克風(fēng)的聲音信號(hào)的頻率軌跡(FFT)，從而為活動(dòng)增加了額外的維度。