唇。。。曇花一現。。。曇花一現。。。曇花一現。。。嗚嗚嗚....“快 護士，她崩潰了...槳! 沒有電視醫院劇會 完全沒有心臟監測器的視覺和聲音 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?像這樣的心臟監測器是基于一種電子 一種稱為繪圖機的 示波器，其工作方式很像 一臺老式的電視機。讓我們仔細看看這些 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，之前嘗試構建緊湊型示波器 微型電子元件很容易獲得。這是國家科學家面臨的挑戰 標準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器，一種亞小型雷達指示器示波器，其歷史可以追溯到 1954 年至 1956 年。 照片由 美國國家標準與技術研究院數字館藏，蓋瑟斯堡，馬里蘭州 20899。

　　什么是示波器?

　　你幾乎肯定在學校畫過圖表，并在 報紙。他們中的許多人展示了一定數量的東西是如何 (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，科學儀器， 或一件醫療監測設備。

　　藝術品：下圖：典型的圖表/圖形。這個顯示了穩定增長 電子商務 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。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。如果你曾經學習過 電子學, 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、收音機和所有故障 各種類似設備。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 (轉換一個 一種能量進入另一個)，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 (一種換能器， 將聲能轉換為電信號)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(或手機上的應用程序)的物理示波器做類似的事情。

　　示波器的工作原理

　　傳統示波器的工作方式幾乎與 傳統(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 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，但不是構建圖片，而是繪制圖形。 當您觀看示波器屏幕上繪制的線條時，您正在了解的內容 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 這兩樣東西的對應關系，傳統的示波器 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 學習或測量。

　　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色階梯跡線)。 這是來自Oscium的演示截圖，Oscium是一款插入式示波器，可在智能手機或平板電腦上復制傳統示波器的某些功能。

　　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在假設你的手被綁在兩個 電動機, 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(從側面穿過頁面到 邊)。電機連接到電子電路 可以對不同類型的信號進行采樣。

　　首先，讓我們假設我們 將 X 電路連接到電子設備 石英 時鐘.每次 時鐘滴答作響，它向移動您手的 X 電機發送信號 稍微向右。所以，在幾秒鐘的時間內，你的手 逐漸向右移動，畫一條水平線。 現在假設我們將y電路連接到某種電子設備 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 你在電視醫院劇中看到的經典心跳痕跡。 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 電路進入時， 電子束跳起來。自始至終， 正在發出時間信號 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，電子槍(黃色)向熒光屏發射一束電子(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!您將要學習的信號連接到 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。或者，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 進入信號，你會看到在 屏幕上的“方格紙”(稱為 經緯網, 在方塊中標記出來，稱為 部門).

　　如果跡線太小而無法正確查看，則需要調整 校準 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/分區控制(通常標記為時間/格或秒/格)，您可以更改屏幕的每個 x 軸分區 因此，傳入的信號需要更多時間才能移動。例如 如果心跳每秒發出脈沖并且屏幕已設置 到每個分區一秒鐘，你會得到一個脈沖出現在每個 屏幕的分割(線)。如果轉動時間/分區 控制，使其設置為每格0.5秒，脈沖將擴散以采取 增加兩倍的水平空間(因為現在是一秒鐘的時間 由屏幕的兩個部分表示)。您可以調整 y 軸 以相同的方式控制(通常標記為伏特/格或伏特/格)。 一般 這個想法是使跟蹤展開并填充 整個屏幕，因此您可以使用經緯網進行準確的測量。

　　示波器的類型

　　CRO 和液晶顯示器

　　正如我們已經看到的，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 現在在很大程度上被更方便的取代 液晶顯示器 技術上，所以很多CRT示波器已經被平板液晶屏所取代。 LCD不使用移動的電子束來繪制跡線 示波器使用數字電子設備繪制跡線 相反，有效地模仿老年人正在發生的事情 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.

　　與傳統示波器不同，傳統示波器完全使用 模擬 技術(在屏幕上顯示精確對應的不同信號 到您輸入的信號)，LCD 示波器通常是 數字：他們使用模數轉換器來打開輸入 (模擬)信號轉換為數字(數字)形式，然后將這些數字繪制在屏幕上。

　　照片：數字示波器比 老式的模擬的。這是一個手持式福祿克示波器，用于檢查 電子設備機架后面的通信信號。 攝影：Andrew Lee 提供 美國空軍.

　　插入式 (USB) 示波器

　　由于您的計算機、平板電腦或智能手機已經具有 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備的等效引線)，用于模擬傳統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.)

　　示波器應用程序

　　搜索您最喜歡的應用商店，您會發現很多“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? 使用麥克風作為他們非常粗糙的信號源。使用用于手機的USB適配器電纜和插入式探頭， 您的手機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用程序的屏幕截圖。 1)非常基本的示波器應用程序(可從通常的應用程序商店獲得)繪制當前通過移動設備麥克風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和音高的聲音如何產生不同形狀的波浪的好方法。在這里，我在手機中哼唱一個音調以產生近似的正弦波 - 我可以改變響度和音調，并在這樣做時觀察音軌會發生什么。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，會發生什么?這是對示波器的一個很好的介紹，也是一種比傳統科學書籍更有趣、更互動的波學習方式。 2)稍微復雜的聲音示波器應用程序(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)來自麥克風的聲音信號的頻率軌跡(FFT)，從而為活動增加了額外的維度。