Matlab软件在数字示波器实验中的应用_罗志娟.pdf
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1、第 卷第 期大学物理实验 年 月 收稿日期:文章编号:()软件在数字示波器实验中的应用罗志娟,邓 磊,何 艳,喻 莉,刘鹏程,程 龙(空军预警学院 基础部,湖北 武汉)摘要:用 软件分别模拟了相互垂直不同频率的两个简谐振动在一个周期过程、初相相同而初相位差不同、初相不同而初相位差相同以及初相位差在一个周期变化四种情况下的李萨图,从模拟图上可以看出李萨图的运动轨迹过程,李萨图与两个信号的初相、初相差均有关系,初相位差随时间做周期性变化,合成的李萨图也做周期性变化。关键词:数字示波器;李萨如图形;中图分类号:文献标志码:大学物理实验投稿网址:大学物理实验教学中,示波器的使用是一个基本实验,对培养学
2、生理解物理学中振动的合成以及振幅、周期、相位的概念等具有重要的作用。许飞等利用数字示波器演示简谐振动的叠加;同时,示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具,在培养学生操作示波器的动手能力上也具有重要的作用,许积文等对示波器的基本调节和信号参数的测量问题进行了分析和讨论,苗永平等对数字示波器的多功能进行讨论。示波器使用在大学物理实验中主要显示的是李萨图形,不少人对李萨图形进行了研究,例如丛晓梅等研究了李萨图形的稳定性,袁玉全等研究频率与欲设频率有微小偏离时图像变的不稳定,随着时间开始旋转起来,伍泓锦等研究了利用已合成出的李萨图形的规律和性质给出未知正弦函数初相位差的方法。同时近年来,对 模
3、拟简谐运动合成已有不少论文,例如赵艳等利用 实验示波器中扫描方式、同步问题的演示。结合在垂直方向不同频率简谐振动的合成中数学处理比较复杂,学生学起来普遍感到困难,是一套可视化软件,可以展现数学公式的物理图像,使其变得直观、形象使学生获得感性认识,缩小理论与实际的差距,为此,结合示波器实验和 软件模拟了垂直方向不同频率和不同相位差的振动的合成,加深学生对振动合成知识的理解,通过对示波器的使用提高学生的动手能力和对 软件的使用能力。实验部分 仪器实验中使用的仪器分别是 数字示波器和 数字信号发生器。实验过程 通道输出 ,通道输出 的简谐正弦信号,通过信号发生器,我们可以方便地改变两个简谐信号的相位
4、差,我们分别让两个信号的相位差分别为,实验结果见图 所示:图 两个相互垂直的相同振幅、不同频率、不同相位差的简谐振动的合成 结果与讨论在示波器的调节过程中发现当频率接近整数比但不是完全的整数比时合成的图型是周期性变化的,变化的趋势与频率是整数比,但一个信号的初相做周期性变化再合成的变化趋势一样,对于初步接触示波器的学生来说,这些变化给学生带来很大的困惑。如果能够用软件绘制出多种情况下的李萨如图,特别是如果能绘制出运动趋势图,就可以直观体现出不同因素对轨迹合成的影响,从而方便学生比较分析,进而深入理解和认识振动合成的特点。下面通过设置不用的时间段,利用 软件可以绘制一系列不同李萨如图,再通过图形
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