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

1、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(lèi)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?1）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)

2、換裝置三部分組成。指示器俗稱(chēng)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10100 A 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(lèi)及量程的選擇是靠轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，

3、轉(zhuǎn)換裝置通常由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、接線柱、 插孔等組成。 轉(zhuǎn)換開(kāi)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。1)022+021(+-K345.2K1017.4KF01K12A2.642.65K151651.78K55.4K141KK063M8.1M52.2M5.45K1.11k101100.94FFO1EhF0001 K1K0101050V5C2A00500010001005052VC0D5015.25.052.05.0A5mCD05005TTABV005M57.6VM597.6V5.10.5A0+2PkbeNcPebcMO-NCP2N

4、0k8.18K50.0A015.6圖 1-1 萬(wàn)用表基本原理圖2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(kāi)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。46. A120+2200. 94101011. 11K 2. 65K5K5005050.50.0510A

5、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。46. A120+2204M800K150K40K5K2. 65K25050102.50.50.25DAV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3元件一般都采用晶體

6、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。46. A120+220正負(fù)負(fù)正半半 4.5M2. 25M1. 8M360K83. 3K 半半周周周周10005002505010ACV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：EIRR aR x其中： R 為串聯(lián)電阻；R X 為被測(cè)電阻； Ra 為表頭內(nèi)阻； E 為電源的電壓；I 為被測(cè)電路的電流。46. A(120+220) 21K10K151651. 78K55. 4K141K17. 4K110100 1K10K圖 1-5 電阻

7、測(cè)量電路當(dāng) RX =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) RX =，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) RX 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) RX =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，4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(jiàn)

8、表 1-6 。表16-6所需電阻阻值表0.941658.1883.3k1.8M 120 (5%)6.51.11K17.4k141k2.25M 220 (5%)101.78k21k 150k4M20k (5%)152.5k 40k 360k4.5M 0.05 （線繞）1015k 55.4k800k6.75M 注：電阻精度除注明外，其余均為1%。（ 2）元器件見(jiàn)表 1-7 。表 16-7 元器件表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注1電位器10k 5%12二極管1N400143電解電容10F104保險(xiǎn)絲管0.5A2（ 3）塑料件見(jiàn)表 1-8 。表 16-8塑料件表名稱(chēng)數(shù)量名稱(chēng)數(shù)量面板1晶體管插座1大旋鈕1提把

9、1小旋鈕1提把卡25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(zhuān)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(kāi)始逐檔檢測(cè)滿度值。檢測(cè)時(shí)，從最小檔開(kāi)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