萬用表的分類及使用

1、A,1,萬用表的分類及使用,一、基本定義,二、基本功能,三、結(jié)構(gòu)組成,四、工作原理,五、設(shè)計原理,六、數(shù)字萬用表,七、選用原則,八、操作規(guī)程,九、使用注意,十、故障排除,A,2,一、基本定義,萬用表是一種帶有整流器的、可以測量交、直流電流、電壓及電阻等多種電學(xué)參量的磁電,式儀表。對于每一種電學(xué)量,一般都有幾個量程。又稱多用電表或簡稱多用表。萬用表是由磁,電系電流表,表頭,測量電路和選擇開關(guān)等組成的。通過選擇開關(guān)的變換,可方便地對多種電學(xué)參,量進(jìn)行測量。其電路計算的主要依據(jù)是閉合電路歐姆定律。萬用表種類很多,使用時應(yīng)根據(jù)不,同的要求進(jìn)行選擇,二,基本功,能,萬用表不僅可以用來測量被測量物體的電阻

2、,交直流電壓,還可以測量直流電壓。甚至有的萬用表還可以測量晶體管,的主,要參數(shù)以及電容器的電容量等。充分熟練掌握萬用表的使用方,法是電子技術(shù)的最基本技能之一。常見的萬用表有指針式萬用,表和數(shù)字式萬用表。指針式多用表是一表頭為核心部件的多功,能測量儀表，測量值由表頭指針指示讀取。數(shù)字式萬用表的測,量值由液晶顯示屏直接以數(shù)字的形式顯示，讀取方便，有些還,帶有語音提示功能。萬用表是公用一個表頭，集電壓表、電流,表和歐姆表于一體的儀表,萬用表的直流電流檔是多量程的直流電壓表。表頭并聯(lián)閉,路式分壓電阻即可擴(kuò)大其電壓量程。萬用表的直流電壓檔是多,量程的直流電壓表。表頭串聯(lián)分壓電阻即可擴(kuò)大其電壓量程,分壓電

3、阻不同，相應(yīng)的量程也不同。萬用表的表頭為磁電系測,量機(jī)構(gòu)，它只能通過直流，利用二極管將交流變?yōu)橹绷?，從?實現(xiàn)交流電的測量,萬用表,圖,1,A,3,三、結(jié)構(gòu)組成,表頭,萬用表的表頭是靈敏電流計。表頭上的表盤印有多種符號，刻度線和數(shù)值。符號,A,一,V,一,表示這,只電表是可以測量電流、電壓和電阻的多用表。表盤上印有多條刻度線，其中右端標(biāo)有,的是電,阻刻度線，其右端為零，左端為,刻度值分布是不均勻的。符號“”或,DC,表示直流，“,或,AC,表示交流，“”表示交流和直流共用的刻度線。刻度線下的幾行數(shù)字是與選擇開關(guān)的不同,檔位相對應(yīng)的刻度值,表頭上還設(shè)有機(jī)械零位調(diào)整旋鈕，用以校正指針在左端零位,萬

4、用表由表頭、測量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個主要部分組成。萬用表是電,子測試領(lǐng)域最基本的工具，也是一種使用廣泛的測試儀器。萬用表又叫多用表,三用表,A,V,也即電流，電壓，電阻三用）、復(fù)用表、萬能表，萬用表分為,指針式萬用表和數(shù)字萬用表，還有一種帶示波器功能的示波萬用表，是一種多,功能、多量程的測量儀表。一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電壓,電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量、溫度及半導(dǎo),體（二極管、三極管）的一些參數(shù)。數(shù)字式萬用表已成為主流，已經(jīng)取代模擬,式儀表。與模擬式儀表相比，數(shù)字式儀表靈敏度高，精確度高，顯示清晰，過,載能力強(qiáng)，便于攜帶，使用也更方便簡單,萬用表,圖

5、,2,A,4,選擇開關(guān),表筆和表筆插孔,表筆分為紅、黑二只。使用時應(yīng)將紅色表筆插入標(biāo)有,號的插孔,黑色表筆插入標(biāo)有“”號的插孔,表頭（指針式,它是一只高靈敏度的磁電式直流電流表，萬用表的主要性能指標(biāo)基本上取決于表頭的性能,表頭的靈敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時流過表頭的直流電流值，這個值越小，表頭的靈敏度,愈高。測電壓時的內(nèi)阻越大，其性能就越好。表頭上有四條刻度線，它們的功能如下：第一條,從上到下）標(biāo)有,R,或,指示的是電阻值，轉(zhuǎn)換開關(guān)在歐姆擋時，即讀此條刻度線。第二條標(biāo),有,和,VA,指示的是交、直流電壓和直流電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在交、直流電壓或直流電流擋，量,程在除交流,10V,以外的其它位置

6、時，即讀此條刻度線。第三條標(biāo)有,10V,指示的是,10V,的交流電壓,值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在交、直流電壓擋，量程在交流,10V,時，即讀此條刻度線。第四條標(biāo)有,dB,指示的,是音頻電平,萬用表的選擇開關(guān)是一個多檔位的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。用來選擇測量項目和,量程。一般的萬用表測量項目包括,mA,；直流電流,V,直流電壓,V,”：交流電壓,電阻。每個測量項目,又劃分為幾個不同的量程以供選擇,萬用表,圖,3,A,5,表頭（數(shù)字式,測量線路,測量線路是用來把各種被測量轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的微小直流電流,的電路，它由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成,它能將各種不同的被測量（如電流、電壓、電阻等）、不同的量程,經(jīng)過一系列的處理（

7、如整流、分流、分壓等）統(tǒng)一變成一定量限的微小直,流電流送入表頭進(jìn)行測量,轉(zhuǎn)換開關(guān),其作用是用來選擇各種不同的測量線路，以滿足不同種類和不同量程,的測量要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)一般是一個圓形撥盤，在其周圍分別標(biāo)有功能和量程,數(shù)字萬用表的表頭一般由一只,A/D,模擬,數(shù)字）轉(zhuǎn)換芯片,外,圍元件,液晶顯示器組成萬用表的精度受表頭的影響，萬用表由于,A/D,芯片轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字，一般也稱為,3 1/2,位數(shù)字萬用表,4 1/2,位,數(shù)字萬用表等等。最常用的芯片是,ICL7106(3,位半,LCD,手動量程經(jīng)典,芯片，后續(xù)版本為,7106A,7106B,7206,7240,等等,ICL7129(4,位半,LCD,手

8、動量程經(jīng)典芯片,ICL7107(3,位半,LED,手動量程經(jīng)典芯片,萬用表,圖,4,A,6,四、工作原理,五、設(shè)計原理,萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表,做表頭。當(dāng)微小電流通過表頭，就會有電流指示。但表頭不能通過大電,流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)行分流或降壓，從而測,出電路中的電流、電壓和電阻,萬用表,圖,5,數(shù)字萬用表的測量過程由轉(zhuǎn)換電路將被測量轉(zhuǎn)換成直流電壓信號,再由模,數(shù),A/D,轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過電子計,數(shù)器計數(shù)，最后把測量結(jié)果用數(shù)字直接顯示在顯示屏上,萬用表測量電壓、電流和電阻功能是通過轉(zhuǎn)換電路部分實現(xiàn)的,而電流、電阻的測量

9、都是基于電壓的測量，也就是說數(shù)字萬用表是在數(shù),字直流電壓表的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成的,數(shù)字直流電壓表,A/D,轉(zhuǎn)換器將隨時間連續(xù)變化的模擬電壓量變換,成數(shù)字量，再由電子計數(shù)器對數(shù)字量進(jìn)行計數(shù)得到測量結(jié)果，再由譯碼,顯示電路將測量結(jié)果顯示出來。邏輯控制電路控制電路的協(xié)調(diào)工作，在,時鐘的作用下按順序完成整個測量過程,萬用表,圖,6,A,7,六、數(shù)字萬用表,數(shù)字萬用表的主要指標(biāo)、顯示位數(shù)及顯示特點,數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為,3 1/2,位,8 1/2,位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則,其一是，能顯示從,0,9,中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù)；其二是，分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值,中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時

10、計數(shù)值為,2000,這表明該儀表有,3,個整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的,分子是,1,分母是,2,故稱之為,3 1/2,位，讀作“三位半”，其最高位只能顯示,0,或,1,0,通常,不顯示,3 2/3,位（讀作“三又三分之二位”）數(shù)字萬用表的最高位只能顯示,0,2,的數(shù)字,故最大顯示值為,2999,在同樣情況下，它要比,3 1/2,位的數(shù)字萬用表的量限高,50,尤其在,測量,380V,的交流電壓是很有價值,數(shù)字萬用表是目前最常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點是準(zhǔn)確度高,分辨率強(qiáng)、測試功能完善、測量速度快、顯示直觀、過濾能力強(qiáng)、耗電省,便于攜帶。進(jìn)入,90,年代以來，數(shù)字萬用表在我國獲得迅速普及與廣泛使用,已成為

11、現(xiàn)代電子測量與維修工作的必備儀表，并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬,式（即指針式）萬用表,數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表,DMM,，其種類繁多，型號各異。每,個電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很,多，有時甚至?xí)蛉硕?。但對于手持式（袖珍式）?shù)字萬用表而言，大致,應(yīng)具備以下特點：顯示清晰，準(zhǔn)確度高，分辨力強(qiáng)，測試范圍寬，測試功能,齊全，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路比較完善，外形美觀、大方、操作簡便、靈,活、可靠性好，功耗較低，便于攜帶、價格適中等等,萬用表,圖,7,A,8,準(zhǔn)確度（精度,數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測,量值與真值的一致程度，也反映測

12、量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高，測量誤差就愈小，反之亦然,數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針萬用表。萬用表的準(zhǔn)確度是一個很重要的指標(biāo)，它反映萬,用表的質(zhì)量和工藝能力，準(zhǔn)確度差的萬用表很難表達(dá)出真實的值，容易引起測量上的誤判,分辨力（分辨率,數(shù)字萬用表在最低電壓量程上末位,1,個字所對應(yīng)的電壓值，稱作分辨力，它反映出儀表靈敏度的,高低。數(shù)字?jǐn)?shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達(dá)到的最高分辨,力指標(biāo)不同,數(shù)字萬用表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的最小數(shù)字（零除外）與,最大數(shù)字的百分比,普及型數(shù)字萬用表一般屬于,3 1/2,位顯示的手持式萬用表,4 1

13、/2,5 1/2,位,6,位以下）數(shù)字萬用表分為手持式、臺式兩種,6 1/2,位以上大多屬于臺式,數(shù)字萬用表,數(shù)字萬用表采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，顯示清晰直觀、讀書準(zhǔn)確。它既能保證,了讀數(shù)的客觀性，又符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)或記錄時間。這些優(yōu),點是傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表所不具備的,萬用表,圖,8,A,9,測量范圍,在多功能數(shù)字萬用表中，不同功能均有其對應(yīng)得可以測量得最大值和最小值,測量速率,數(shù)字萬用表每秒鐘對被測電量的測量次數(shù)叫測量速率，其單位是“次,s,它主要取決于,A/D,轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測量周期來表示測量的快慢。完成一次測量,過程所需要的時間叫測量周期,

14、需要指出，分辨率與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀,表的“靈敏性”，即對微小電壓的“識別”能力；后者反映測量的,準(zhǔn)確性”，即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的聯(lián)系,因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于,準(zhǔn)確度則取決于儀表內(nèi)部,A/D,轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及,量化誤差。從測量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測量誤差無關(guān),，準(zhǔn)確度才是“實”指標(biāo)（它決定測量誤差得大小）。因此，任,意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得,萬用表,圖,9,測量速率與準(zhǔn)確度指標(biāo)存在著矛盾，通常是準(zhǔn)確度愈高，測量速率愈,低，二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設(shè)置不同的顯

15、示位數(shù),或設(shè)置測量速度轉(zhuǎn)換開關(guān)：增設(shè)快速測量檔，該檔用于測量速率較快的,A/D,轉(zhuǎn)換器；通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測量速率，此法應(yīng)用的比較,普通，可滿足不同用戶對測量速率的需要,萬用表,圖,10,A,10,輸入阻抗,測量電壓時，儀表應(yīng)具有很高的輸入阻抗，這樣在測量過程中從被測電路中吸取的電流極,少，不會影響被測電路或信號源的工作狀態(tài)，能夠減少測量誤差,測量電流時，儀表應(yīng)該具有很低的輸入阻抗，這樣接入被測電路后，可盡量減小儀表對被,測電路的影響，但是在使用萬用表電流檔時，由于輸入阻抗較小，所以較容易燒壞儀表，請用戶,在使用時注意,數(shù)字萬用表的分類,數(shù)字萬用表按照量程轉(zhuǎn)換方式來分類，可劃分成三種

16、類型：手動量程,MAN RANGZ,，自動量程,AUTO RANGZ,，自動,手動量程,AUTO/MAN,RANGZ,根據(jù)功能、用途及價格的不同，數(shù)字萬用表大致可分為,9,大類：低檔數(shù)字萬用表,亦稱普及型數(shù)字萬用）、中檔數(shù)字萬用表、中,高檔數(shù)字萬用表、數(shù)字,模擬混,合式儀表，數(shù)字,模擬圖雙顯示的儀表、萬用示波表（將數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲,示波器等動能集于一身,萬用表,圖,11,A,11,數(shù)字萬用表的測試功能,數(shù)字萬用表不僅可以測量直流電壓,DCV,交流電壓,ACV,，直流電流,DCA,交流電流,ACA,電阻,二極管正向壓降,VF,晶體管發(fā)射極電流放大系數(shù),hrg,還能測電容量,C,電導(dǎo),ns,溫

17、度,T,頻率,f,，并增加了用以檢,查線路通斷的蜂鳴器檔,BZ,低功率法測電阻檔,L0,。有的儀表還具有電感檔,信號檔,AC/DC,自動轉(zhuǎn)換功能，電容檔自動轉(zhuǎn)換量程功能,數(shù)型數(shù)字萬用表大多增加了下述新穎實用的測試功能：讀數(shù)保持,HOLD,邏輯,測試,LOGIC,真有效值,TRMS,相對值測量,REL,自動關(guān)機(jī),AUTO OFF POWER,等,數(shù)字萬用表的抗干擾能力,簡單的數(shù)字萬用表普遍采用積分式,A/D,轉(zhuǎn)換原理，只要選擇正向積分時間,恰好等于串楨干擾信號周期的整倍數(shù)，就能有效地抑制串楨干擾。這是因為,串楨干擾信號在正向積分階段被平均掉的緣故。中、低檔數(shù)字萬用表的共楨,抑制比,CMRR,可達(dá)

18、,86,120dB,集成化：手持式數(shù)字萬用表采用單片,A/D,轉(zhuǎn)換器，外圍電路比較簡單，只需少量輔助芯片和元器件。隨著單片數(shù),字萬用表專用芯片不斷問世，使用一片,IC,即可構(gòu)成功能比較完善的自動量程,數(shù)字萬用表，為簡化設(shè)計和降低成本創(chuàng)造了有利條件,功耗低：新型數(shù)字萬用表普遍采用,CMOS,大規(guī)模集成電路的,A/D,轉(zhuǎn)換器,整機(jī)功耗很低,萬用表,圖,12,A,12,普通萬用表與數(shù)字萬用表的優(yōu)缺點對比,數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部采用了運放電路，內(nèi)阻可以做得很大，往往在,1M,歐或更大。（即可以,得到更高的靈敏度）。這使得對被測電路的影響可以更小，測量精度較高,指針式萬用表由于內(nèi)阻較小，且多采用分立元件構(gòu)

19、成分流分壓電路。所以頻率特性是不均勻的,相對數(shù)字式來說,而數(shù)字式萬用表的頻率特性相對好一點,指針式萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，所,以成本較低，功能較少，維護(hù)簡單，過流過壓能力較強(qiáng),數(shù)字式萬用表內(nèi)部采用了多種振蕩，放大、分頻保護(hù)等電路，所以功能較多。比如可以測量溫,度、頻率（在一個較低的范圍）、電容、電感，做信號發(fā)生器等等,數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)多用集成電路所以過載能力較差，損壞后一般也不易修復(fù)。數(shù)字式萬用表,輸出電壓較低（通常不超過,1,伏）。對于一些電壓特性特殊的元件的測試不便（如可控硅、發(fā)光二極管,等）。指針式萬用表輸出電壓較高。電流也大，可以方便的測試可控硅、發(fā)光二極管等,對于初學(xué)者應(yīng)當(dāng)使用指

20、針式萬用表，對于非初學(xué)者應(yīng)當(dāng)使用兩種儀表,指針式與數(shù)字式萬用表各有優(yōu)缺點,指針萬用表是一種平均值式儀表，它具有直觀、形象的讀數(shù)指示,一般讀數(shù)值與指針擺動角度密切相關(guān)，所以很直觀,數(shù)字萬用表是瞬時取樣式儀表。它采用,0.3,秒取一次樣來顯示測量結(jié),果，有時每次取樣結(jié)果只是十分相近，并不完全相同，這對于讀取結(jié)果,就不如指針式方便。指針式萬用表一般內(nèi)部沒有放大器，所以內(nèi)阻較小,萬用表,圖,13,A,13,七、選用原則,1,指針表讀取精度較差，但指針擺動的過程比較直觀，其擺動速度幅度有時也能比較,客觀地反映了被測量的大?。ū热鐪y電視機(jī)數(shù)據(jù)總線,SDL,在傳送數(shù)據(jù)時的輕微抖動）；數(shù)字,表讀數(shù)直觀，但數(shù)字

21、變化的過程看起來很雜亂，不太容易觀看,2,指針表內(nèi)一般有兩塊電池，一塊低電壓的,1.5V,一塊是高電壓的,9V,或,15V,其黑表筆相,對紅表筆來說是正端。數(shù)字表則常用一塊,6V,或,9V,的電池。在電阻檔，指針表的表筆輸出電流相,對數(shù)字表來說要大很多，用,R,1,檔可以使揚聲器發(fā)出響亮的“噠”聲，用,R,10k,檔甚至可,以點亮發(fā)光二極管,LED,3,在電壓檔，指針表內(nèi)阻相對數(shù)字表來說比較小，測量精度相比較差。某些高電壓微電流的,場合甚至無法測準(zhǔn)，因為其內(nèi)阻會對被測電路造成影響（比如在測電視機(jī)顯像管的加速級電壓時測,量值會比實際值低很多）。數(shù)字表電壓檔的內(nèi)阻很大，至少在兆歐級，對被測電路影響

22、很小。但極,高的輸出阻抗使其易受感應(yīng)電壓的影響，在一些電磁干擾比較強(qiáng)的場合測出的數(shù)據(jù)可能是虛的,4,總之，在相對來說大電流高電壓的模擬電路測量中適用指針表，比如電視機(jī)、音響功放,在低電壓小電流的數(shù)字電路測量中適用數(shù)字表，比如,BP,機(jī)、手機(jī)等。不是絕對的，可根據(jù)情況選,用指針表和數(shù)字表,A,14,八、操作規(guī)程,九、使用注意,1,使用前應(yīng)熟悉萬用表各項功能，根據(jù)被測量的對象，正確選用檔位,量程及表筆插孔,2,在對被測數(shù)據(jù)大小不明時，應(yīng)先將量程開關(guān)，置于最大值，而后由大,量程往小量程檔處切換，使儀表指針指示在滿刻度的,1/2,以上處即可,3,測量電阻時，在選擇了適當(dāng)倍率檔后，將兩表筆相碰使指針指在

23、零位,如指針偏離零位，應(yīng)調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕，使指針歸零，以保證測量結(jié)果準(zhǔn),確。如不能調(diào)零或數(shù)顯表發(fā)出低電壓報警，應(yīng)及時檢查,4,在測量某電路電阻時，必須切斷被測電路的電源，不得帶電測量,5,使用萬用表進(jìn)行測量時，要注意人身和儀表設(shè)備的安全，測試中不得,用手觸摸表筆的金屬部份，不允許帶電切換檔位開關(guān)，以確保測量準(zhǔn)確，避,免發(fā)生觸電和燒毀儀表等事故,萬用表,圖,14,1,在使用萬用表之前，應(yīng)先進(jìn)行“機(jī)械調(diào)零”即在沒有被測電量時,使萬用表指針指在零電壓或零電流的位置上,2,在使用萬用表過程中，不能用手去接觸表筆的金屬部分,這樣一,方面可以保證測量的準(zhǔn)確，另一方面也可以保證人身安全,3,在測量某一電量時，不能在測量的同時換檔，尤其是在測量高電壓,或大電流時,更應(yīng)注意。否則，會使萬用表毀壞。如需換檔，應(yīng)先斷開表,筆，換檔后再去測量,萬用表,圖,15,A,15,4,萬用表在使用時，必須水平放置，以免造成誤差。同時,還要注意到避免外界磁場,對萬用表的影響,5,萬用表使用完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的最大檔。如果長期不使用,還應(yīng)將,萬用表內(nèi)部的電池取出來，以免電池腐蝕表內(nèi)其它器件,十、故障排除,數(shù)字萬用表也稱萬用表、多用表、多用電表或三用電表，是一種多,用途的電子測量儀器，