萬用表基礎(chǔ)知識

1、關(guān)于萬用表基礎(chǔ)知識第一張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 什么是萬用表概念 “萬用表”是萬用電表的簡稱，它是檢測修理計(jì)量儀器儀表、自動化裝置和家用電器最常用的多用途電測儀表。萬用表能測量電流、電壓、電阻、有的還可以測量三極管的放大倍數(shù)、頻率、周期 、電容值、 、溫度、邏輯電位、分貝值等。掌握萬用表的使用方是電子技術(shù)的一項(xiàng)基本技能。應(yīng)用電子，電力，電工 壓力，振動，聲，光，熱，磁對象 高校實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)單位，生產(chǎn)企業(yè)，維修團(tuán)體萬用表概述第二張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表類型 萬用表有很多種，現(xiàn)在最流行的有模擬式萬用表(即指針式萬用表) 和數(shù)字式的萬用表。它們各有優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字

2、萬用表的準(zhǔn)確度與分辨力均較高，而且過載能力強(qiáng)，抗干擾性能好，功能多、體積小、重量輕，還能從根本上消除讀取數(shù)據(jù)時(shí)的視差，這些優(yōu)點(diǎn)都是一般模擬式萬用表所無法比擬的。但由于數(shù)字萬用表是通過斷續(xù)的方式進(jìn)行測量顯示的，因此不便于觀察被測電量的連續(xù)變化過程及其變化的趨勢。比如，數(shù)字萬用表檢驗(yàn)電容器的充電過程、熱敏電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律，以及觀察光敏電阻阻值隨光照的變化特性等，就不如模擬式萬用表方便、直觀?？傊?，必須根據(jù)被測對象及測試要求而合理選擇萬用表的類型和表的性能指標(biāo)。 模擬式萬用表(即指針式萬用表) 數(shù)字式的萬用表萬用表類型第三張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表原理模擬式萬用表(即指

3、針式萬用表)模擬式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。下面分別介紹。 l 測直流電流原理。 如圖1a所示，在表頭上并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁ń蟹至麟娮瑁┻M(jìn)行分流，就可以擴(kuò)展電流量程。改變分流電阻的阻值，就能改變電流測量范圍。l 測直流電壓原理。 如圖1b所示，在表頭上串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁ń斜对鲭娮瑁┻M(jìn)行降壓，就可以擴(kuò)展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測量范圍。 ll 測交流電壓原理。 如圖1c所示，因?yàn)楸眍^是直流表，

4、所以測量交流時(shí)，需加裝一個(gè)并、串式半波整流電路，將交流進(jìn)行整流變成直流后再通過表頭，這樣就可以根據(jù)直流電的大小來測量交流電壓。擴(kuò)展交流電壓量程的方法與直流電壓量程相似。 ll 測電阻原理。 如圖1d所示，在表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?，同時(shí)串接一節(jié)電池，使電流通過被測電阻，根據(jù)電流的大小，就可測量出電阻值。改變分流電阻的阻值，就能改變電阻的量程。萬用表原理第四張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表原理萬用表原理模擬式萬用表原理示意圖(即指針式萬用表)第五張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表原理數(shù)字式的萬用表 數(shù)字式的萬用表的基本原理是模擬輸入量經(jīng)過萬用表前端的功能切換模塊和

5、信號調(diào)理模塊，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號，這個(gè)模擬的電壓信號再通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號，之后，這個(gè)二進(jìn)制的數(shù)字信號或通過譯碼直接顯示，或通過MCU處理后再顯示，以提供給用戶讀取數(shù)據(jù)。萬用表原理第六張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 顯示位數(shù) 量程 測量速率 分辨率 測量精度 輸入阻抗數(shù)字萬用表的指標(biāo)第七張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 顯示位數(shù)數(shù)字萬用表的指標(biāo) 完整顯示位：能夠顯示0-9的數(shù)字。 非完整顯示位(俗稱半位)：只能顯示0和1（在最高位 上）。 如4位DMM，具有4位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為9999

6、 。 而 位（4位半）DMM，具有4位完整顯示位，1位非完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為19999 。第八張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 量程數(shù)字萬用表的指標(biāo)基本量程：無衰減或放大時(shí)的輸入電壓范圍，由A/D轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍確定。通過對輸入電壓（按10倍）放大或衰減，可擴(kuò)展其他量程。 如基本量程為10V的DMM，可擴(kuò)展出0.1V、1V、10V、100V、1000V等五檔量程； 基本量程為2V或20V的DMM，可擴(kuò)展出200mV、2V、20V、200V、1000V等五檔量程。第九張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 測量速率數(shù)字萬用表的指

7、標(biāo)每秒鐘完成的測量次數(shù)。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。一般低速高精度的DMM測量速度在幾次/秒幾十次/秒。第十張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 分辨率數(shù)字萬用表的指標(biāo)指DMM能夠分辨最小電壓變化量的能力。反映了DMM靈敏 度.用每個(gè)字對應(yīng)的電壓值來表示，即V/字。 不同的量程上能分辨的最小電壓變化的能力不同，顯然，在最小量程上具有最高分辨力。 例如，3位半的DMM，在200mV最小量程上，可以測量的最大輸入電壓為199.9mV，其分辨力為0.1mV/字（即當(dāng)輸入電壓變化0.1mV時(shí)，顯示的末尾數(shù)字將變化“1個(gè)字” ）第十一張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于20

8、22年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 分辨率數(shù)字萬用表的指標(biāo)分辨率：用百分?jǐn)?shù)表示，與量程無關(guān)，比較直觀。如上述的DMM在最小量程200mV上分辨力為0.1mV，則分辨率為：分辨率也可直接從顯示位數(shù)得到（與量程無關(guān)），如3位半的DMM，可顯示出1999（共2000個(gè)字），則分辨率為第十二張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 測量精度數(shù)字萬用表的指標(biāo)取決于DMM的固有誤差和使用時(shí)的附加誤差（溫度等）。固有誤差表達(dá)式：示值（讀數(shù)）相對誤差為：式中，Vx被測電壓的讀數(shù)；Vm該量程的滿度值（Full Scale, FS）； 誤差的相對項(xiàng)系數(shù)； 誤差的固定項(xiàng)系數(shù)。誤差由兩部分構(gòu)

9、成：讀數(shù)誤差和滿度誤差。讀數(shù)誤差： 與當(dāng)前讀數(shù)有關(guān)。主要包括DMM的刻度系數(shù)誤差和非線性誤差。第十三張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo) 測量精度數(shù)字萬用表的指標(biāo)滿度誤差： 與當(dāng)前讀數(shù)無關(guān)，只與選用的量程有關(guān)。有時(shí)將 等效為“n字”的電壓量表示，即 如某臺3位半DMM，說明書給出基本量程為2V， =（0.01%讀數(shù)+1字）。則在2V量程上，1字=0.1mV，由 2V=0.1mV可知， =0.005%，即表達(dá)式中“1字”的滿度誤差項(xiàng)與“0.005%”的表示是完全等價(jià)的： 當(dāng)被測量（讀數(shù)值）很小時(shí)，滿度誤差起主要作用，當(dāng)被測量較大時(shí)，讀數(shù)誤差起主要作用。為減小滿度誤差

10、的影響，應(yīng)合理選擇量程，以使被測量大于滿量程的2/3以上。第十四張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月數(shù)字萬用表的主要性能指標(biāo)輸入阻抗數(shù)字萬用表的指標(biāo)輸入阻抗取決于輸入電路（并與量程有關(guān)）。輸入阻抗宜越大越好，否則將影響測量精度。 對于直流DMM，輸入阻抗用輸入電阻表示，一般在10M1000M之間。誤差由兩部分構(gòu)成：讀數(shù)誤差和滿度誤差。讀數(shù)對于交流DMM，輸入阻抗用輸入電阻和并聯(lián)電容表示，電容值一般在幾十幾百pF之間。第十五張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇 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儀器，由于其價(jià)格低廉、操作簡單、功能齊全、使用

11、廣泛等特點(diǎn)，專業(yè)電子工程師使用上往往忽略以下問題： 1.由于萬用表的精度、分辨率不夠，憑估測判斷，往往導(dǎo)致“人為”的誤差 2.由于各種萬用表測試方法不同，在不同信號和非正弦波標(biāo)準(zhǔn)信號測試中萬用表往往導(dǎo)致“誤差”： 3.操作上的安全性、可靠性和保護(hù)性：由于萬用表本身的保護(hù)性差，測試中需要測試人員不能絲毫馬虎，否則導(dǎo)致萬用表不必要的損壞。第十六張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇那么如何選擇萬用表呢？一、根據(jù)需要，選擇萬用表的顯示位數(shù)和精度。顯示位數(shù)和測量精度是萬用表二種最基本也是最重要的指標(biāo)。二者關(guān)系緊密，一般來講萬用表顯示位數(shù)越高精度也越高，反之相反。但是由于測

12、量原理和各個(gè)生產(chǎn)廠家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一樣，在同一位數(shù)，有的萬用表精度高，有的卻差。譬如：同樣是四位半萬用表，有的型號精度高達(dá)0.025%而有的僅有0.8%。顯示位數(shù)有二種方式：計(jì)數(shù)顯示和位數(shù)顯示。計(jì)數(shù)顯示是萬用表顯示位數(shù)范圍的實(shí)際表達(dá)，只不過由于人們習(xí)慣與傳統(tǒng)叫法上的方便，一般用位數(shù)顯示表達(dá)。譬如：3000位計(jì)數(shù)顯示，表示萬用表最高顯示值可到3999而1000位計(jì)數(shù)顯示只能到1999,在測量220VAC電壓時(shí)，可明顯看到3000位顯示比1000位后多1個(gè)小數(shù)位顯示：這樣分辨率上高一個(gè)數(shù)量級，這在高靈敏的微電信號調(diào)試與測試中，高靈敏度的萬用表將會發(fā)生更大的作用。與此同時(shí)，計(jì)數(shù)顯示與位數(shù)顯示可以進(jìn)行換

13、算：先計(jì)算計(jì)數(shù)顯示位數(shù)中有多少個(gè)0，然后把前面的數(shù)作為分?jǐn)?shù)的分母，然后把該數(shù)減去1成為分子，就成為位數(shù)顯示。譬如：3000位計(jì)數(shù)，位數(shù)為32/3位。第十七張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇二、根據(jù)需要，選擇萬用表的測量方法和交流頻響一般來講，萬用表的測量方法主要對交流信號測量而言，大家都知道交流信號很多種類和各種復(fù)雜情況，并且伴隨交流信號頻率的改變，出現(xiàn)各種頻率響應(yīng)，影響萬用表的測量。萬用表對交流信號的測量，一般有二種方法：平均值和真有效值測量。平均值測量一般是對純正弦波而言，它采用估算平均的方法測量AC信號，而對非正弦波信號將會出現(xiàn)較大的誤差，同時(shí)，如果正弦

14、波信號出現(xiàn)諧波干擾時(shí)，其測量誤差也會有很大改變，而真有效值測量，是用波形的瞬時(shí)峰值再乘以0.707來計(jì)算電流與電壓，保證在失真和噪聲系統(tǒng)中的精確讀數(shù)。這樣如果您需要檢測普通的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，用平均值萬用表測量就不會到達(dá)真實(shí)的測量效果。同時(shí)交流信號的頻響也至關(guān)需要，有的可高達(dá)100KHz。第十八張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇三、根據(jù)需要，選擇萬用表的功能和測量范圍不同的萬用表有不同的功能測量范圍。一般來講，普通的萬用表都能測試交直流電壓、電流、電阻、通斷等，但是有的萬用表為了降低成本不設(shè)置電流功能。在此基礎(chǔ)上，有的萬用表考慮使用方便，增加了些其它功能。譬如：二

15、極管、“萬用表電池測試”、三極管hef、電容、頻率、溫度等?？傊f用表的功能將隨著測試的需要，將會創(chuàng)造擁有更優(yōu)越的功能。但是我們在追求萬用表功能的基礎(chǔ)上，也不能忽視其測量范圍，同樣測試電流，有的萬用表可到20A，而有的卻只有40mA或更小。第十九張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇四、根據(jù)需要，選擇您的萬用表和大多數(shù)儀器一樣，萬用表自身也有測量穩(wěn)定性，其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與其使用時(shí)間、環(huán)境溫濕度等相關(guān)。如果萬用表的穩(wěn)定性差，在使用一段時(shí)間后，萬用表有時(shí)就會“自相矛盾”測量結(jié)果不一致。因此要非常注意此方面的問題注重校準(zhǔn)和保修。 大多數(shù)維護(hù)工程師使用萬用表，最擔(dān)心萬用

16、表的保護(hù)性差，不經(jīng)意中表筆線插錯(cuò)或測試檔錯(cuò)誤，導(dǎo)致萬用表不必要的損害，影響工作。因此萬用表的安全性非常重要，有些好的萬用表自我保護(hù)性很好，像有些萬用表插錯(cuò)表筆線時(shí)，會自動產(chǎn)生蜂鳴報(bào)警萬用表的選擇，要實(shí)用、好用才行。第二十張，PPT共二十二頁，創(chuàng)作于2022年6月萬用表的選擇 萬用表的選擇五、根據(jù)需要，選用多功能的萬用表綜上所述，由于電子科技的發(fā)展，很多萬用表增加了許多功能。1.溫度測量在電子維修時(shí)，有此功能的萬用表方便您檢驗(yàn)電子元件的發(fā)熱程度，如焊接拔取元件時(shí)，測量溫度防止損傷元器件。2.同時(shí)測量AC和DC分量在電子測試中，我們所碰到的信號并非是很純真的交流或直流信號，我們需要觀測波形的總真有效值（包括AC和DC部分），以便分析電路的功耗量，找出部分零件燒壞的原因DC失調(diào)。3.dBm和毫伏值測量所謂dBm值測量，即低電平測量-dB值測量。dB一般用此公式表達(dá)：dB