示波器的工作原理是什么？

示波器是一种电子测量仪器，它利用电子示波器的特性，将人眼不能直接观察到的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上进行测量。它是观察数字电路的实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果*的重要仪器。示波器由示波器管及电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源等组成。
1. 示波器
阴极射线管（CRT）简称示波器，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。如图所示，电子枪、偏转系统和荧光屏被密封在真空玻璃外壳中，组成一个完整的示波器管。
示波器内部结构及电源图.jpg
2.荧光屏
示波器的电流屏通常是一个矩形平面，在内表面沉积一层磷光材料，形成磷光膜。荧光膜上常加一层蒸镀铝膜。高速电子穿过铝膜撞击荧光粉发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的亮度。铝膜还具有散热等其他功能。
当电子停止轰击时，亮点不会立即消失，而是会保留一段时间。一个亮点的亮度下降到其原始值的10%所需的时间称为“余辉时间"。余辉时间小于10μs为极短余辉，10μs-1ms为短余辉，1ms-0.1s为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般示波器配备中余辉示波管，高频示波器采用短余辉，低频示波器采用长余辉。
由于使用了不同的荧光粉材料，屏幕上可以发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管来保护人的眼睛。
3.电子枪和聚焦
电子枪由灯丝（F）、阴极（K）、栅极（G1）、前加速电极（G2）（或第二栅极）、阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。它的作用是发射电子并形成极细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热时发射电子。大门是金色的，顶部有一个小洞它是一个圆柱形管，设置在阴极外面。由于栅极电位低于阴极，它控制着阴极发射的电子。一般只有少量初速较大的电子在阳极电压的作用下才能穿过栅极的小孔，向荧光屏跑去。初速较小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则所有电子都返回阴极，即管子被切断。调节电路中的W1电位器可以改变栅极电位，控制流向荧光屏的电子电流密度，从而调节亮点的亮度。阳极、第二阳极和前加速电极都是与阴极同轴的三个金属圆柱体。前加速器G2接A2，外加电位高于A1。 G2 的正电位加速电子从阴极流向荧光屏。
电子束在从阴极行进到荧光屏时要经过两个聚焦过程。二次调焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2称为示波器的电子镜头。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域，调整第二阳极A2的电位，使电子束会聚到荧光屏上的一点，即为第二次聚焦。 A1上的电压称为聚焦电压，A1也称为聚焦电极。有时调整A1的电压仍不能满足良好的聚焦，需要微调第二阳极A2的电压，也称为辅助聚焦电极。
4.偏转系统
偏转系统控制电子射线的方向，使荧光屏上的光斑随着外界信号的变化描绘出被测信号的波形。其中，Y1、Y2、X1、X2为两对相互垂直的偏转板，构成偏转系统。 Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，所以Y轴灵敏度高（测量信号经过处理后加到Y轴上）。对两对偏转板分别施加电压，使两对偏转板之间形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
5、示波器电源
为了使示波器正常工作，对电源有一定的要求。规定第二阳极与偏转板之间的电位相近，偏转板的平均电位为零或接近零。阴极必须在负电位下工作。栅极G1相对于阴极为负电位（-30V~-100V），可调节以达到亮度调整。阳极为正电位（约+100V~+600V），也应可调节调焦。第二阳极接前加速极，阴极为正高压（约+1000V），相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波器各电极的电流很小，可以用普通高压通过电阻分压器供电。