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! 沒有電視醫(yī)院劇會 完全沒有心臟監(jiān)測器的視覺和聲音 病人的床邊。我們都看過那些明亮的痕跡 上躥下跳——但你有沒有停下來想過到底是怎么回事 他們工作?像這樣的心臟監(jiān)測器是基于一種電子 一種稱為繪圖機(jī)的 示波器，其工作方式很像 一臺老式的電視機(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。這是國家科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn) 標(biāo)準(zhǔn)局和美國海軍航空局 (BuAer) 在 1950 年代之前面對過 他們可以動手 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 美國國家標(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)校畫過圖表，并在 報紙。他們中的許多人展示了一定數(shù)量的東西是如何 (如心率、公司股票價格或 國家匯率)隨時間變化：它們有數(shù)量 在垂直方向上繪制(稱為 Y 軸) 以及在水平方向上繪制的時間段( x 軸).

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

　　藝術(shù)品：下圖：典型的圖表/圖形。這個顯示了穩(wěn)定增長 電子商務(wù) 近年來。x 軸(時間)水平穿過頁面;Y 軸(收入)垂直向上延伸。 由美國人口普查局提供。

　　我們可以用示波器做什么?

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

　　我們可以使用示波器查看所有各種信號 各種方式。如果你曾經(jīng)學(xué)習(xí)過 電子學(xué), 您將使用示波器觀察電路中的信號如何隨時間變化;你 他們還可以定位損壞的電視、收音機(jī)和所有故障 各種類似設(shè)備。典型示波器上的探頭讓 你喂食 電流 通過同軸電纜，但這并不意味著示波器只能測量電力。插入一個 傳感器 (轉(zhuǎn)換一個 一種能量進(jìn)入另一個)，你可以用示波器測量幾乎任何東西。 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)來研究聲音 帶示波器的信號;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 (擠壓時產(chǎn)生電力)來研究振動，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信號轉(zhuǎn)化為我們可以做的事情的方式。 看到并理解。所以，例如，你聽不到 超聲波——根據(jù)定義，聲音高于人類聽覺范圍。但是你可以用示波器非常容易地看到和研究它。同樣，示波器為聽力障礙者提供了一種非常有用的方式來觀察和研究聲音。 他們可能無法通過任何其他方式欣賞。

　　照片：讓聲音可見。您可以將示波器用作聲音“可視化器”。事實上，這是來自計算機(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)(陰極射線管)電視;事實上，你有時會看到 示波器稱為 陰極射線示波器 或 CRO。在電視里， 電子 光束用于在涂覆的屏幕上來回掃描 背面有特殊化學(xué)品，稱為 熒光粉.每次 光束擊中屏幕，使熒光粉亮起。在更短的時間內(nèi) 比眨眼所需的時間，電子束掃過 整個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。再說一遍。再說一遍。所以你看到一幅動態(tài)畫面 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)您觀看示波器屏幕上繪制的線條時，您正在了解的內(nèi)容 實際上看的是電子束上下晃動!

　　需要注意的是：電信號有效地饋入 x 和 y 連接 成為屏幕上圖表上的 x 和 y 值。因為有一對一的 這兩樣?xùn)|西的對應(yīng)關(guān)系，傳統(tǒng)的示波器 是一個 模擬 裝置。(另一種看待方式 也就是說，屏幕上的痕跡是你正在做的事情的類比 學(xué)習(xí)或測量。

　　照片：示波器繪制某個量的跡線(圖形)(繪制在 y 軸上)，該量隨時間變化(繪制在 x 軸上)。您將看到的一種常見模式是這種平滑起伏的、蛇狀的上下軌跡，稱為 正弦波 或正弦波(綠色上線)。 另一種非常常見的模式是鋸齒波(正弦波下方顯示的藍(lán)色階梯跡線)。 這是來自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

　　示波器實際上是如何繪制軌跡的? 想象一下，您是一臺示波器! 想象一下，在一塊零點處拿著一支鉛筆 的方格紙?，F(xiàn)在假設(shè)你的手被綁在兩個 電動機(jī), 其中一個可以在垂直方向(y)中精確移動它 方向(即向上和向下頁面)，而另一個可以 沿水平 (x) 方向移動它(從側(cè)面穿過頁面到 邊)。電機(jī)連接到電子電路 可以對不同類型的信號進(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 時鐘.每次 時鐘滴答作響，它向移動您手的 X 電機(jī)發(fā)送信號 稍微向右。所以，在幾秒鐘的時間內(nèi)，你的手 逐漸向右移動，畫一條水平線。 現(xiàn)在假設(shè)我們將y電路連接到某種電子設(shè)備 檢測人心跳的儀器。如果 x 和 y 電路 同時連接，你的手會在頁面上移動， 和以前一樣，但每次心臟跳動時垂直跳起來，畫畫 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 畫出它的痕跡。每次有信號通過 y 電路進(jìn)入時， 電子束跳起來。自始至終， 正在發(fā)出時間信號 軌跡沿水平 (X) 軸從左向右移動。

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

　　如何使用示波器?

　　很簡單!您將要學(xué)習(xí)的信號連接到 Y 電路并使用 X 電路(有時稱為時基)來 研究信號如何隨時間變化?；蛘?，您可以連接 第二個信號到X電路，然后研究Y和X如何 信號一起變化。在示波器打開并插入的情況下 進(jìn)入信號，你會看到在 屏幕上的“方格紙”(稱為 經(jīng)緯網(wǎng), 在方塊中標(biāo)記出來，稱為 部門).

　　如果跡線太小而無法正確查看，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 在紙上繪制圖表時縮放。如果您將 時間/分區(qū)控制(通常標(biāo)記為時間/格或秒/格)，您可以更改屏幕的每個 x 軸分區(qū) 因此，傳入的信號需要更多時間才能移動。例如 如果心跳每秒發(fā)出脈沖并且屏幕已設(shè)置 到每個分區(qū)一秒鐘，你會得到一個脈沖出現(xiàn)在每個 屏幕的分割(線)。如果轉(zhuǎn)動時間/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(因為現(xiàn)在是一秒鐘的時間 由屏幕的兩個部分表示)。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 這個想法是使跟蹤展開并填充 整個屏幕，因此您可以使用經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

　　示波器的類型

　　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 陰極射線管(CRT)，相對較大，較重， 耗電、不可靠且價格昂貴。 (您可以從舊的中看到陰極射線管的精美圖片 示波器開啟 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不使用移動的電子束來繪制跡線 示波器使用數(shù)字電子設(shè)備繪制跡線 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。圖片來源 布萊恩·里德由美國海軍和 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應(yīng)的不同信號 到您輸入的信號)，LCD 示波器通常是 數(shù)字：他們使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來打開輸入 (模擬)信號轉(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。 攝影：Andrew Lee 提供 美國空軍.

　　插入式 (USB) 示波器

　　由于您的計算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)已經(jīng)具有 CRT 或 LCD 顯示屏，因此實際上不需要 再買一臺示波器，偶爾用于業(yè)余愛好。Cleverscope等公司銷售廉價的插入式示波器 (帶 USB 連接器或用于移動設(shè)備的等效引線)，用于模擬傳統(tǒng)示波器中的電路并在 PC 或移動屏幕上顯示跡線。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，您會發(fā)現(xiàn)很多“示波器”的熱門歌曲，從簡單的 演示信號跡線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?；緫?yīng)用 使用麥克風(fēng)作為他們非常粗糙的信號源。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，毫無疑問，它們也可以從其他制造商處獲得。

　　照片：這是兩個典型示波器應(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)前通過移動設(shè)備麥克風(fēng)輸入的任何聲音信號的簡單幅度軌跡。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)，并在這樣做時觀察音軌會發(fā)生什么。如果我吹口哨或哼唱，或者試圖讓我的聲音聽起來像喇叭或長笛，會發(fā)生什么?這是對示波器的一個很好的介紹，也是一種比傳統(tǒng)科學(xué)書籍更有趣、更互動的波學(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)來自麥克風(fēng)的聲音信號的頻率軌跡(FFT)，從而為活動增加了額外的維度。