唇。。。昙花一现。。。昙花一现。。。昙花一现。。。呜呜呜....“快 护士，她崩溃了...桨! 没有电视医院剧会 完全没有心脏监测器的视觉和声音 病人的床边。我们都看过那些明亮的痕迹 上蹿下跳——但你有没有停下来想过到底是怎么回事 他们工作?像这样的心脏监测器是基于一种电子 一种称为绘图机的 示波器，其工作方式很像 一台老式的电视机。让我们仔细看看这些 方便的仪器，看看它们是如何工作的!

　　照片：过去的爆炸!想象一下，之前尝试构建紧凑型示波器 微型电子元件很容易获得。这是国家科学家面临的挑战 标准局和美国海军航空局 (BuAer) 在 1950 年代之前面对过 他们可以动手 晶体管.他们想出的是这种非常紧凑的机器，一种亚小型雷达指示器示波器，其历史可以追溯到 1954 年至 1956 年。 照片由 美国国家标准与技术研究院数字馆藏，盖瑟斯堡，马里兰州 20899。

　　什么是示波器?

　　你几乎肯定在学校画过图表，并在 报纸。他们中的许多人展示了一定数量的东西是如何 (如心率、公司股票价格或 国家汇率)随时间变化：它们有数量 在垂直方向上绘制(称为 Y 轴) 以及在水平方向上绘制的时间段( x 轴).

　　像这样的图表的问题在于，它们可能需要很长时间才能 剧情——当然，除非你碰巧是示波器! 这是一个方便的小工具，可以使用您输入的信号自动绘制图表 连接到电子电路的探测器，科学仪器， 或一件医疗监测设备。

　　艺术品：下图：典型的图表/图形。这个显示了稳定增长 电子商务 近年来。x 轴(时间)水平穿过页面;Y 轴(收入)垂直向上延伸。 由美国人口普查局提供。

　　我们可以用示波器做什么?

　　照片：美国海军电工使用示波器检查 航空母舰上的电动机。照片由Paolo Bayas提供，由美国海军和 维基共享资源.

　　我们可以使用示波器查看所有各种信号 各种方式。如果你曾经学习过 电子学, 您将使用示波器观察电路中的信号如何随时间变化;你 他们还可以定位损坏的电视、收音机和所有故障 各种类似设备。典型示波器上的探头让 你喂食 电流 通过同轴电缆，但这并不意味着示波器只能测量电力。插入一个 传感器 (转换一个 一种能量进入另一个)，你可以用示波器测量几乎任何东西。 例如，您可以使用 麦克风 (一种换能器， 将声能转换为电信号)来研究声音 带示波器的信号;您可以使用 热电偶 (一 将热量转化为电能的传感器)用于研究温度 变化;或者您可以使用 压电换能器 (挤压时产生电力)来研究振动，例如 人的心跳。

　　示波器真正有用的事情之一是它们将不可见信号转化为我们可以做的事情的方式。 看到并理解。所以，例如，你听不到 超声波——根据定义，声音高于人类听觉范围。但是你可以用示波器非常容易地看到和研究它。同样，示波器为听力障碍者提供了一种非常有用的方式来观察和研究声音。 他们可能无法通过任何其他方式欣赏。

　　照片：让声音可见。您可以将示波器用作声音“可视化器”。事实上，这是来自计算机可视化仪的痕迹，我在其中输入了贝多芬的片段，但没有什么可以阻止你用连接到高保真音响(或手机上的应用程序)的物理示波器做类似的事情。

　　示波器的工作原理

　　传统示波器的工作方式几乎与 传统(阴极射线管)电视;事实上，你有时会看到 示波器称为 阴极射线示波器 或 CRO。在电视里， 电子 光束用于在涂覆的屏幕上来回扫描 背面有特殊化学品，称为 荧光粉.每次 光束击中屏幕，使荧光粉亮起。在更短的时间内 比眨眼所需的时间，电子束扫过 整个屏幕并建立您可以看到的图片。然后他们这样做 一切从头再来。再说一遍。再说一遍。所以你看到一幅动态画面 而不是静止的。(快速浏览我们的 电视 图表的文章显示 你这一切在实践中是如何工作的。在示波器中，电子 光束的工作方式相同，但不是构建图片，而是绘制图形。 当您观看示波器屏幕上绘制的线条时，您正在了解的内容 实际上看的是电子束上下晃动!

　　需要注意的是：电信号有效地馈入 x 和 y 连接 成为屏幕上图表上的 x 和 y 值。因为有一对一的 这两样东西的对应关系，传统的示波器 是一个 模拟 装置。(另一种看待方式 也就是说，屏幕上的痕迹是你正在做的事情的类比 学习或测量。

　　照片：示波器绘制某个量的迹线(图形)(绘制在 y 轴上)，该量随时间变化(绘制在 x 轴上)。您将看到的一种常见模式是这种平滑起伏的、蛇状的上下轨迹，称为 正弦波 或正弦波(绿色上线)。 另一种非常常见的模式是锯齿波(正弦波下方显示的蓝色阶梯迹线)。 这是来自Oscium的演示截图，Oscium是一款插入式示波器，可在智能手机或平板电脑上复制传统示波器的某些功能。

　　电子图表

　　示波器实际上是如何绘制轨迹的? 想象一下，您是一台示波器! 想象一下，在一块零点处拿着一支铅笔 的方格纸。现在假设你的手被绑在两个 电动机, 其中一个可以在垂直方向(y)中精确移动它 方向(即向上和向下页面)，而另一个可以 沿水平 (x) 方向移动它(从侧面穿过页面到 边)。电机连接到电子电路 可以对不同类型的信号进行采样。

　　首先，让我们假设我们 将 X 电路连接到电子设备 石英 时钟.每次 时钟滴答作响，它向移动您手的 X 电机发送信号 稍微向右。所以，在几秒钟的时间内，你的手 逐渐向右移动，画一条水平线。 现在假设我们将y电路连接到某种电子设备 检测人心跳的仪器。如果 x 和 y 电路 同时连接，你的手会在页面上移动， 和以前一样，但每次心脏跳动时垂直跳起来，画画 你在电视医院剧中看到的经典心跳痕迹。 用电子代替铅笔和方格纸 光束和电视屏幕，您可以准确地看到示波器如何 画出它的痕迹。每次有信号通过 y 电路进入时， 电子束跳起来。自始至终， 正在发出时间信号 轨迹沿水平 (X) 轴从左向右移动。

　　插图：示波器如何绘制正弦波。1)在阴极射线管(CRT)内，电子枪(黄色)向荧光屏发射一束电子(绿点)。2)在没有信号连接到示波器的情况下，定时电路为电磁线圈(蓝色)供电，使电子束从左到右缓慢扫过屏幕(有效地为图形的x轴供电)。3) 当您将起伏信号(橙色)馈入示波器的探头时，不同的电路为一对垂直线圈(红色)供电，使波束上下扫掠。4)线圈一起作用，使电子束扫出上下摆动的迹线(正弦波)。

　　如何使用示波器?

　　很简单!您将要学习的信号连接到 Y 电路并使用 X 电路(有时称为时基)来 研究信号如何随时间变化。或者，您可以连接 第二个信号到X电路，然后研究Y和X如何 信号一起变化。在示波器打开并插入的情况下 进入信号，你会看到在 屏幕上的“方格纸”(称为 经纬网, 在方块中标记出来，称为 部门).

　　如果迹线太小而无法正确查看，则需要调整 校准 x 轴和 y 轴 — 就像使用不同大小的轴一样 在纸上绘制图表时缩放。如果您将 时间/分区控制(通常标记为时间/格或秒/格)，您可以更改屏幕的每个 x 轴分区 因此，传入的信号需要更多时间才能移动。例如 如果心跳每秒发出脉冲并且屏幕已设置 到每个分区一秒钟，你会得到一个脉冲出现在每个 屏幕的分割(线)。如果转动时间/分区 控制，使其设置为每格0.5秒，脉冲将扩散以采取 增加两倍的水平空间(因为现在是一秒钟的时间 由屏幕的两个部分表示)。您可以调整 y 轴 以相同的方式控制(通常标记为伏特/格或伏特/格)。 一般 这个想法是使跟踪展开并填充 整个屏幕，因此您可以使用经纬网进行准确的测量。

　　示波器的类型

　　CRO 和液晶显示器

　　正如我们已经看到的，示波器最初是基于 阴极射线管(CRT)，相对较大，较重， 耗电、不可靠且价格昂贵。 (您可以从旧的中看到阴极射线管的精美图片 示波器开启 维基共享资源.)就像CRT电视一样 现在在很大程度上被更方便的取代 液晶显示器 技术上，所以很多CRT示波器已经被平板液晶屏所取代。 LCD不使用移动的电子束来绘制迹线 示波器使用数字电子设备绘制迹线 相反，有效地模仿老年人正在发生的事情 科技。LCD示波器往往更便宜，更多 紧凑：您甚至可以将它们放在口袋里!

　　照片：典型的全尺寸数字示波器。图片来源 布莱恩·里德由美国海军和 维基共享资源.

　　与传统示波器不同，传统示波器完全使用 模拟 技术(在屏幕上显示精确对应的不同信号 到您输入的信号)，LCD 示波器通常是 数字：他们使用模数转换器来打开输入 (模拟)信号转换为数字(数字)形式，然后将这些数字绘制在屏幕上。

　　照片：数字示波器比 老式的模拟的。这是一个手持式福禄克示波器，用于检查 电子设备机架后面的通信信号。 摄影：Andrew Lee 提供 美国空军.

　　插入式 (USB) 示波器

　　由于您的计算机、平板电脑或智能手机已经具有 CRT 或 LCD 显示屏，因此实际上不需要 再买一台示波器，偶尔用于业余爱好。Cleverscope等公司销售廉价的插入式示波器 (带 USB 连接器或用于移动设备的等效引线)，用于模拟传统示波器中的电路并在 PC 或移动屏幕上显示迹线。这是多么方便啊! (您可以在 上看到典型 USB 示波器模块的图片 维基共享资源.)

　　示波器应用程序

　　搜索您最喜欢的应用商店，您会发现很多“示波器”的热门歌曲，从简单的 演示信号迹线直至功能齐全的示波器，这些示波器从插入式探头获取信号。基本应用 使用麦克风作为他们非常粗糙的信号源。使用用于手机的USB适配器电缆和插入式探头， 您的手机成为即时袖珍示波器!Oscium 制造了最著名的插入式示波器探头，用于 iPhone / iPod Touch和Android，毫无疑问，它们也可以从其他制造商处获得。

　　照片：这是两个典型示波器应用程序的屏幕截图。 1)非常基本的示波器应用程序(可从通常的应用程序商店获得)绘制当前通过移动设备麦克风输入的任何声音信号的简单幅度轨迹。这是向孩子们展示不同音调和音高的声音如何产生不同形状的波浪的好方法。在这里，我在手机中哼唱一个音调以产生近似的正弦波 - 我可以改变响度和音调，并在这样做时观察音轨会发生什么。如果我吹口哨或哼唱，或者试图让我的声音听起来像喇叭或长笛，会发生什么?这是对示波器的一个很好的介绍，也是一种比传统科学书籍更有趣、更互动的波学习方式。 2)稍微复杂的声音示波器应用程序(来自Denis Bolshoiden，适用于Android)可以绘制相同的振幅轨迹，或者(如图所示)来自麦克风的声音信号的频率轨迹(FFT)，从而为活动增加了额外的维度。