簡(jiǎn)易萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

. 簡(jiǎn)易萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)物理學(xué)院 物理學(xué)類 2009301020162 沈港博摘要：萬(wàn)用表是一種多功能、多量程便于攜帶的電學(xué)儀器。它可用不同的量程測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電壓及電阻。有的萬(wàn)用表還可以測(cè)量阻抗、容抗和音頻功率等。學(xué)習(xí)制作和設(shè)計(jì)萬(wàn)用表非常重要，還有利于我們大學(xué)同學(xué)提高電路分析的能力并加深對(duì)萬(wàn)用電表工作原理的理解，提高自身的動(dòng)手能力。關(guān)鍵字：萬(wàn)用電表、表頭、測(cè)量電路、轉(zhuǎn)換裝置。1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過(guò)萬(wàn)用表組裝實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步熟悉萬(wàn)用表結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法。（2）了解電路理論的實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)一步學(xué)會(huì)分析電路，提高自身的能力。2 實(shí)驗(yàn)原理萬(wàn)用表主要是由指示器、測(cè)量電路和轉(zhuǎn)換裝置三部分組成。指示器俗稱表頭，用來(lái)指示被測(cè)電量的數(shù)值，通常為磁電式微安表。表頭是萬(wàn)用表的關(guān)鍵部分，萬(wàn)用表的靈敏度、準(zhǔn)確度及指針回零等大都決定于表頭的性能。表頭的靈敏度是以滿刻度的測(cè)量電流來(lái)衡量的，滿刻度偏轉(zhuǎn)電流越小，靈敏度越高。一般萬(wàn)用表表頭靈敏度在10100A左右。測(cè)量電路的作用是把被測(cè)的電量轉(zhuǎn)化為適合于表頭要求的微小直流電流，它通常包括分流電路、分壓電路和整流電路。分流電路將被測(cè)大電流通過(guò)分流電阻變成表頭所需要的微小電流，分壓電路將被測(cè)得高電壓通過(guò)分壓電阻變換成表頭所需的低電壓；整流電路將被測(cè)的交流，通過(guò)整流轉(zhuǎn)變成所需的直流電。萬(wàn)用表的各種測(cè)量種類及量程的選擇是靠轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換裝置通常由轉(zhuǎn)換開關(guān)、接線柱、插孔等組成。轉(zhuǎn)換開關(guān)有固定觸點(diǎn)和活動(dòng)觸點(diǎn)，它位于不同位置，接通相應(yīng)的觸點(diǎn)，構(gòu)成相應(yīng)的測(cè)量電路。萬(wàn)用表基本原理，如下圖1-1所示。圖1-1萬(wàn)用表基本原理圖下面以MF-47型萬(wàn)用表為例，分部介紹電路參數(shù)的測(cè)量原理。1、直流電流的測(cè)量萬(wàn)用表的直流電流檔，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多量程的磁電式直流電流表，它應(yīng)用分流電阻與表頭并聯(lián)以達(dá)到擴(kuò)大測(cè)量的電流量程。根據(jù)分流電阻值越小，所得的測(cè)量量程越大的原理，配以不同的分流電阻，構(gòu)成相應(yīng)的測(cè)量量程。在電路中，各分流電阻彼此串聯(lián)，然后與表頭并聯(lián)，形成一個(gè)閉合環(huán)路，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于不同位置時(shí)，表頭所用的分流電阻不同，構(gòu)成不同量程的檔位，如圖16-6所示。圖1-2 直流電流測(cè)量電路2 直流電壓的測(cè)量萬(wàn)用表的直流電壓檔，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多量程的直流電壓表，它應(yīng)用分壓電阻與表頭串聯(lián)來(lái)擴(kuò)大測(cè)量電壓的量程，根據(jù)分壓電阻值越大，所得的測(cè)量量程越大的原理，通過(guò)配以不同的分壓電阻，構(gòu)成相應(yīng)的電壓測(cè)量量程。測(cè)量電路如圖16-7所示。圖1-3 直流電壓測(cè)量電路3、交流電流、電壓的測(cè)量磁電式儀表本身只能測(cè)量直流電流和電壓。測(cè)量交流電壓和電流時(shí)，采用整流電路將輸入的交流，變成直流，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流的測(cè)量。其整流電路一般有半波整流和全波整流，其整流元件一般都采用晶體二極管。萬(wàn)用表測(cè)量的交流電壓只能是正弦波。萬(wàn)用表通常采用的是半波整流測(cè)量電路，如圖16-8所示。圖1-4 交流電壓測(cè)量電路4 、 電阻的測(cè)量萬(wàn)用表測(cè)量電阻電路，如圖16-9所示，工作原理是歐姆定律：其中：R為串聯(lián)電阻；為被測(cè)電阻；Ra為表頭內(nèi)阻；E為電源的電壓；為被測(cè)電路的電流。圖1-5 電阻測(cè)量電路當(dāng)=0，電路中電流最大，指針偏轉(zhuǎn)角最大，為滿偏，零刻度值，一般為表頭最右端。當(dāng)=，電流為零，指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，為無(wú)窮大刻度值，一般為表頭最左端。當(dāng)為其他值時(shí)，指針在零刻度值和無(wú)窮大刻度值間偏轉(zhuǎn)。當(dāng)=Ra+R時(shí)，此時(shí)的電流為最大電流的一半，指針定位于表頭刻度尺中間，為歐姆檔中心值。歐姆檔的刻度分布是不均勻的，它的刻度值是自右向左遞增的，右半部刻度稀疏，左半部刻度緊密。由于電池電壓值在每次使用過(guò)程后的不穩(wěn)定性，一般在電路中還要設(shè)置調(diào)零電阻，通過(guò)調(diào)整阻值的大小，使指針定位在零刻度，確保測(cè)量精度。3 實(shí)驗(yàn)所需儀表和材料1、所需材料與器件（1）電阻見表1-6。表16-6 所需電阻阻值表0.941658.1883.3k1.8M120(5%)6.51.11K17.4k141k2.25M220(5%)101.78k21k150k4M20k(5%)152.5k40k360k4.5M0.05（線繞）1015k55.4k800k6.75M注：電阻精度除注明外，其余均為1%。（2）元器件見表1-7。表16-7 元器件表序號(hào)名 稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備 注1電位器10k5%12二極管1N400143電解電容10F104保險(xiǎn)絲管0.5A2（3）塑料件見表1-8。表16-8 塑料件表名稱數(shù)量名稱數(shù)量面板1晶體管插座1大旋鈕1提把1小旋鈕1提把卡2表箱1高壓電阻套管1管1電池蓋板1提把墊片2片（4）所需工具和儀器 萬(wàn)用表，螺絲刀，表頭，數(shù)字萬(wàn)用表。4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1.按照原理圖進(jìn)行電流、電壓及電阻的測(cè)量，記錄相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并記錄。2.萬(wàn)用表校準(zhǔn)在沒(méi)有專用校準(zhǔn)設(shè)備的情況下，可用普通數(shù)字萬(wàn)用表校準(zhǔn)，方法如下。（1）將裝配完成的萬(wàn)用表仔細(xì)檢查一遍，確認(rèn)無(wú)誤后，將萬(wàn)用表旋至最小電流檔0.25V/50uA處，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量其“+”、“-”兩插座之間的電阻值，應(yīng)在4.95.1k之間。如不符合要求，應(yīng)調(diào)整電位器上方220、120兩只電阻阻值，直至達(dá)到要求為止。（2）將萬(wàn)用表從電流檔開始逐檔檢測(cè)滿度值。檢測(cè)時(shí)，從最小檔開始。首先檢測(cè)直流電流檔，然后是直流電壓、交流電壓、直流電阻及其他。各檔檢測(cè)符合要求后，即可投入正常使用。5 思考題（1） 電流表量程擴(kuò)大后，原表頭內(nèi)允許通過(guò)的最大電流是否發(fā)生變化？（2）萬(wàn)用表內(nèi)部并沒(méi)有專門測(cè)量電容的電路，電容的測(cè)量是如何實(shí)現(xiàn)的？（3）