萬用表的基礎知識

萬用表基礎知識什么是萬用表概念

“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)的一項基本技能。應用電子，電力，電工壓力，振動，聲，光，熱，磁對象高校實驗室，研發(fā)單位，生產(chǎn)企業(yè)，維修團體萬用表概述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。數(shù)字萬用表的準確度與分辨力均較高，而且過載能力強，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)時的視差，這些優(yōu)點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。

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萬用表原理模擬式萬用表(即指針式萬用表)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。

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測直流電流原理。

如圖1a所示，在表頭上并聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń蟹至麟娮瑁┻M行分流，就可以擴展電流量程。改變分流電阻的阻值，就能改變電流測量范圍。

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測直流電壓原理。

如圖1b所示，在表頭上串聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń斜对鲭娮瑁┻M行降壓，就可以擴展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測量范圍。

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測交流電壓原理。

如圖1c所示，因為表頭是直流表，所以測量交流時，需加裝一個并、串式半波整流電路，將交流進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。擴展交流電壓量程的方法與直流電壓量程相似。

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測電阻原理。

如圖1d所示，在表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當?shù)碾娮瑁瑫r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)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信號調(diào)理模塊，將其轉(zhuǎn)換成相應的電壓信號，這個模擬的電壓信號再通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為二進制的數(shù)字信號，之后，這個二進制的數(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)。萬用表原理數(shù)字萬用表的主要性能指標

顯示位數(shù)量程測量速率分辨率測量精度輸入阻抗數(shù)字萬用表的指標數(shù)字萬用表的主要性能指標

顯示位數(shù)數(shù)字萬用表的指標

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。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。數(shù)字萬用表的主要性能指標

量程數(shù)字萬用表的指標

基本量程：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，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，可擴展其他量程。

如基本量程為10V的DVM，可擴展出0.1V、1V、10V、100V、1000V等五檔量程；

基本量程為2V或20V的DMM，可擴展出200mV、2V、20V、200V、1000V等五檔量程。數(shù)字萬用表的主要性能指標

測量速率數(shù)字萬用表的指標

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。數(shù)字萬用表的主要性能指標

分辨率數(shù)字萬用表的指標

指DMM能夠分辨最小電壓變化量的能力。反映了DMM靈敏度.用每個字對應的電壓值來表示，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（即當輸入電壓變化0.1mV時，顯示的末尾數(shù)字將變化“1個字”）數(shù)字萬用表的主要性能指標

分辨率數(shù)字萬用表的指標

分辨率：用百分數(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個字），則分辨率為數(shù)字萬用表的主要性能指標

測量精度數(shù)字萬用表的指標

取決于DMM的固有誤差和使用時的附加誤差（溫度等）。固有誤差表達式：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（FullScale,FS）；——誤差的相對項系數(shù)；——誤差的固定項系數(shù)。誤差由兩部分構(gòu)成：讀數(shù)誤差和滿度誤差。讀數(shù)誤差：與當前讀數(shù)有關(guān)。主要包括DMM的刻度系數(shù)誤差和非線性誤差。數(shù)字萬用表的主要性能指標

測量精度數(shù)字萬用表的指標

滿度誤差：與當前讀數(shù)無關(guān)，只與選用的量程有關(guān)。有時將等效為“±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%，即表達式中“1字”的滿度誤差項與“0.005%”的表示是完全等價的：當被測量（讀數(shù)值）很小時，滿度誤差起主要作用，當被測量較大時，讀數(shù)誤差起主要作用。為減小滿度誤差的影響，應合理選擇量程，以使被測量大于滿量程的2/3以上。數(shù)字萬用表的主要性能指標輸入阻抗數(shù)字萬用表的指標

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10MΩ~1000MΩ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。萬用表的使用

萬用表的使用如何正確、巧妙地運用萬用表，直接關(guān)系著測量結(jié)果的準確程度，甚至還會影響到萬用表的壽命和安全。1.在使用萬用表之前，應充分了解其技術(shù)性能及特點，必須熟悉各個選擇開關(guān)、旋鈕、按鍵和插孔的作用，搞清選擇開關(guān)的分檔位置與表盤刻度尺之間的對應關(guān)系。

2.要注意萬用表的測試工作環(huán)境。

對于模擬式萬用表，保證準確性的工作環(huán)境溫度通常規(guī)定為23℃±10℃，若溫度偏差太大，將影響表頭的靈敏度，并改變表內(nèi)元件的參數(shù)，造成溫度誤差；環(huán)境濕度一般為40％～60％，極限范圍為25％～80％，過于潮濕會降低萬用表的絕緣強度，并促使表內(nèi)元件蛻化變質(zhì)。由于這種表屬于磁電式儀表，故在使用時不要接近較大的導磁材料，如避免直接放置于鋼鐵材料工作臺面或尺寸較大的鐵質(zhì)設備上，表的附近更不能存在較強的電磁場。

對于數(shù)字萬用表，要倍加關(guān)注環(huán)境溫、濕度因素對測試性能和萬用表本身的影響。由于顯示屏液晶材料是介于固體和液態(tài)之間的一種晶狀物質(zhì)，當溫度過高時將會發(fā)生液化，而溫度低于0℃時則可能發(fā)生固化，這種現(xiàn)象均會降低其使用壽命。再者，盡管通常情況下規(guī)定的工作溫度范圍一般是0℃～40℃，但準確度指標是在特定的溫、濕度狀況下才能保證的，超出此范圍將引起附加誤差。如DT1000型四位半萬用表的準確度是在23℃±5℃、相對濕度低于75％時測取的，且有效時間僅定為一年。

萬用表的使用

萬用表的使用3.為了減小測量誤差，必須合理地選擇量程。對于模擬式萬用表，表針偏轉(zhuǎn)到滿度值的2/3～3/4位置時測量誤差較小，愈接近滿度值，其誤差亦愈小。歐姆檔則不同，應使表針盡量落在歐姆刻度尺中心位置附近較為理想，愈接近中心則愈準確。對于數(shù)字萬用表，其檔位的選擇以求最大限度地顯示被測數(shù)據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)為目標。

4.如果事先無法估量被測電壓或電流的大致范圍，必須先置量程選擇開關(guān)于相應測量種類的最高檔位，然后根據(jù)測量顯示(指示)值的大小而適當變更。對于自動轉(zhuǎn)換量程的數(shù)字萬用表，則可免去這種顧慮，并能可靠地避免過載現(xiàn)象。然而，這種表的測量過程較長，即使被測電量十分微小，也必須遵守程序規(guī)則，自動地從最高量程逐漸降低，直至適宜為止。與此相反，有的數(shù)字萬用表則是從最低量程向最高量程逐檔自動變換的。

5.萬用表在任何情況下都不能受到強烈的機械振動和跌落等沖擊，因為嚴重的沖擊將導致表殼破裂、數(shù)字萬用表的液晶顯示屏失效、模擬式萬用表的表頭磁鋼退磁而造成靈敏度下降、表頭可動部分(動圈、游絲、軸尖等)損壞等，還要盡量避免陽光直射、灰塵彌漫的空氣和腐蝕性物質(zhì)對萬用表的損害。

萬用表的使用

萬用表的使用6.模擬式萬用表判別晶體三極管的性能時，一般應選用R×100Ω或R×1kΩ檔，而不宜采用R×1Ω和R×10kΩ檔。因為R×1Ω檔不便于觀測管子的漏電流；而R×10kΩ檔因其內(nèi)部裝有高壓電池(MF24型、500型為9V；MF10型、MF12型和MF30型為15V；MF5型、MF121型為22.5V)，勢必導致某些耐壓較低的管子被高電壓擊穿而產(chǎn)生錯誤的測試結(jié)果，甚至造成被測管子損壞。

由于數(shù)字萬用表歐姆檔的內(nèi)阻很高，所能提供的測試電流極其微弱(如20kΩ檔：DT－830型為75μA；DT－840D型為60μA)，在判別半導體元件時不足以克服PN結(jié)的死區(qū)電壓，因而測出的阻值比模擬式萬用表高出許多，而且兩種表的讀數(shù)之間不存在線性比例關(guān)系，故構(gòu)不成判斷管子性能優(yōu)劣的依據(jù)，應當改換至二極管測試檔上進行檢測。

7.數(shù)字萬用表在歐姆檔、二極管測試檔和蜂鳴器檔位置上，紅表筆與表內(nèi)高電位相接而帶正電，黑表筆因接表內(nèi)虛地而帶負電，這顯然與模擬式萬用表歐姆檔上表筆的帶電極性完全相反，在檢測有極性元件或相關(guān)電路時，要務必充分注意。

8.當用歐姆檔檢測電路元件或電路系統(tǒng)時，必須首先切斷被測裝置或系統(tǒng)的供電電源，如果被測對象中含有儲電量較大的電容器時，還必須以適當?shù)姆绞綄ζ浞烹姡诖_認被測部分沒有電源性因素的前提下，方可進行測量，否則，極易損壞萬用表，尤其是模擬式萬用表。

萬用表的使用

萬用表的使用9.在測量低內(nèi)阻電路(包括含有低內(nèi)阻電源的網(wǎng)絡和低值負載電阻的網(wǎng)絡)的電流時，應盡量選擇較大的電流量程；在測量高內(nèi)阻電路(或電源)的電壓時，模擬式萬用表應盡量選擇較高的電壓量程，數(shù)字式萬用表因其內(nèi)阻較高而比較容易滿足測試要求。

10.不得用歐姆檔檢測各種電池的內(nèi)阻，也不得直接測量高靈敏度表頭的內(nèi)阻。前者極易損壞萬用表，后者往往造成被測表頭打壞表針，甚至可能燒壞動圈。

11.對于數(shù)字萬用表，當被測電流較大時(如大于200mA)，應