萬用表基礎(chǔ)知識電子信息與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心版

萬用表根底知識什么是萬用表概念

“萬用表〞是萬用電表的簡稱，它是檢測修繕計量儀器儀表、自動化安裝和家用電器最常用的多用途電測儀表。萬用表能丈量電流、電壓、電阻、有的還可以丈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。掌握萬用表的運(yùn)用方是電子技術(shù)的一項(xiàng)根本技藝。運(yùn)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，消費(fèi)企業(yè)，維修團(tuán)體萬用表概述萬用表類型萬用表有很多種，如今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)字萬用表的準(zhǔn)確度與分辨力均較高，而且過載才干強(qiáng)，抗干擾性能好，功能多、體積小、分量輕，還能從根本上消除讀取數(shù)據(jù)時的視差，這些優(yōu)點(diǎn)都是普通模擬式萬用表所無法比較的。但由于數(shù)字萬用表是經(jīng)過斷續(xù)的方式進(jìn)展丈量顯示的，因此不便于察看被測電量的延續(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，以及察看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匦韪鶕?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目的。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)模擬式萬用表的根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)微小電流經(jīng)過表頭，就會有電流指示。但表頭不能經(jīng)過大電流，所以，必需在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)展分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。下面分別引見。l

測直流電流原理。

如圖1a所示，在表頭上并聯(lián)一個適當(dāng)?shù)碾娮琛步蟹至麟娮琛尺M(jìn)展分流，就可以擴(kuò)展電流量程。改動分流電阻的阻值，就能改動電流丈量范圍。

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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(dāng)?shù)碾娮琛步斜对鲭娮琛尺M(jìn)展降壓，就可以擴(kuò)展電壓量程。改動倍增電阻的阻值，就能改動電壓的丈量范圍。l

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測交流電壓原理。

如圖1c所示，由于表頭是直流表，所以丈量交流時，需加裝一個并、串式半波整流電路，將交流進(jìn)展整流變成直流后再經(jīng)過表頭，這樣就可以根據(jù)直流電的大小來丈量交流電壓。擴(kuò)展交流電壓量程的方法與直流電壓量程類似。l

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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(dāng)?shù)碾娮?，同時串接一節(jié)電池，使電流經(jīng)過被測電阻，根據(jù)電流的大小，就可丈量出電阻值。改動分流電阻的阻值，就能改動電阻的量程。萬用表原理萬用表原理萬用表原理模擬式萬用表原理表示圖(即指針式萬用表)萬用表原理數(shù)字式的萬用表數(shù)字式的萬用表的根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(yīng)的電壓信號，這個模擬的電壓信號再經(jīng)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，這個二進(jìn)制的數(shù)字信號或經(jīng)過譯碼直接顯示，或經(jīng)過MCU處置后再顯示，以提供應(yīng)用戶讀取數(shù)據(jù)。萬用表原理數(shù)字萬用表的主要性能目的顯示位數(shù)量程丈量速率分辨率丈量精度輸入阻抗數(shù)字萬用表的目的數(shù)字萬用表的主要性能目的顯示位數(shù)數(shù)字萬用表的目的

完好顯示位：可以顯示0-9的數(shù)字。非完好顯示位(俗稱半位)：只能顯示0和1〔在最高位上〕。如4位DMM，具有4位完好顯示位，其最大顯示數(shù)字為9999。而位〔4位半〕DMM，具有4位完好顯示位，1位非完好顯示位，其最大顯示數(shù)字為19999。數(shù)字萬用表的主要性能目的量程數(shù)字萬用表的目的

根本量程：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。經(jīng)過對輸入電壓〔按10倍〕放大或衰減，可擴(kuò)展其他量程。如根本量程為10V的DVM，可擴(kuò)展出0.1V、1V、10V、100V、1000V等五檔量程；根本量程為2V或20V的DMM，可擴(kuò)展出200mV、2V、20V、200V、1000V等五檔量程。數(shù)字萬用表的主要性能目的丈量速率數(shù)字萬用表的目的

每秒鐘完成的丈量次數(shù)。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。普通低速高精度的DMM丈量速度在幾次/秒~幾十次/秒。數(shù)字萬用表的主要性能目的分辨率數(shù)字萬用表的目的

指DMM可以分辨最小電壓變化量的才干。反映了DMM靈敏度.用每個字對應(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才干不同，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，可以丈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，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目的分辨率數(shù)字萬用表的目的

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，那么分辨率為：

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〕，那么分辨率為數(shù)字萬用表的主要性能目的丈量精度數(shù)字萬用表的目的

取決于DMM的固有誤差和運(yùn)用時的附加誤差〔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〔FullScale,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)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。數(shù)字萬用表的主要性能目的丈量精度數(shù)字萬用表的目的

滿度誤差：與當(dāng)前讀數(shù)無關(guān)，只與選用的量程有關(guān)。有時將等效為“±n字〞的電壓量表示，即如某臺3位半DMM，闡明書給出根本量程為2V，=±〔0.01%讀數(shù)+1字〕。那么在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%〞的表示是完全等價的：當(dāng)被丈量〔讀數(shù)值〕很小時，滿度誤差起主要作用，當(dāng)被丈量較大時，讀數(shù)誤差起主要作用。為減小滿度誤差的影響，應(yīng)合理選擇量程，以使被丈量大于滿量程的2/3以上。數(shù)字萬用表的主要性能目的輸入阻抗數(shù)字萬用表的目的

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，否那么將影響丈量精度。對于直流DMM，輸入阻抗用輸入電阻表示，普通在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，電容值普通在幾十~幾百pF之間。萬用表的運(yùn)用

萬用表的運(yùn)用如何正確、巧妙地運(yùn)用萬用表，直接關(guān)系著丈量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，甚至還會影響到萬用表的壽命和平安。1.在運(yùn)用萬用表之前，應(yīng)充分了解其技術(shù)性能及特點(diǎn)，必需熟習(xí)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(yīng)關(guān)系。

2.要留意萬用表的測試任務(wù)環(huán)境。

對于模擬式萬用表，保證準(zhǔn)確性的任務(wù)環(huán)境溫度通常規(guī)定為23℃±10℃，假設(shè)溫度偏向太大，將影響表頭的靈敏度，并改動表內(nèi)元件的參數(shù)，呵斥溫度誤差；環(huán)境濕度普通為40％～60％，極限范圍為25％～80％，過于潮濕會降低萬用表的絕緣強(qiáng)度，并促使表內(nèi)元件蛻化蛻變。由于這種表屬于磁電式儀表，故在運(yùn)用時不要接近較大的導(dǎo)磁資料，如防止直接放置于鋼鐵資料任務(wù)臺面或尺寸較大的鐵質(zhì)設(shè)備上，表的附近更不能存在較強(qiáng)的電磁場。

對于數(shù)字萬用表，要倍加關(guān)注環(huán)境溫、濕度要素對測試性能和萬用表本身的影響。由于顯示屏液晶資料是介于固體和液態(tài)之間的一種晶狀物質(zhì)，當(dāng)溫度過高時將會發(fā)生液化，而溫度低于0℃時那么能夠發(fā)生固化，這種景象均會降低其運(yùn)用壽命。再者，雖然通常情況下規(guī)定的任務(wù)溫度范圍普通是0℃～40℃，但準(zhǔn)確度目的是在特定的溫、濕度情況下才干保證的，超出此范圍將引起附加誤差。如DT1000型四位半萬用表的準(zhǔn)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。

萬用表的運(yùn)用

萬用表的運(yùn)用3.為了減小丈量誤差，必需合理地選擇量程。對于模擬式萬用表，表針偏轉(zhuǎn)到滿度值的2/3～3/4位置時丈量誤差較小，愈接近滿度值，其誤差亦愈小。歐姆檔那么不同，應(yīng)使表針盡量落在歐姆刻度尺中心位置附近較為理想，愈接近中心那么愈準(zhǔn)確。對于數(shù)字萬用表，其檔位的選擇以求最大限制地顯示被測數(shù)據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)為目的。

4.假設(shè)事先無法估量被測電壓或電流的大致范圍，必需先置量程選擇開關(guān)于相應(yīng)丈量種類的最高檔位，然后根據(jù)丈量顯示(指示)值的大小而適當(dāng)變卦。對于自動轉(zhuǎn)換量程的數(shù)字萬用表，那么可免去這種顧慮，并能可靠地防止過載景象。然而，這種表的丈量過程較長，即使被測電量非常微小，也必需遵守程序規(guī)那么，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)字萬用表那么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遭到劇烈的機(jī)械振動和跌落等沖擊，由于嚴(yán)重的沖擊將導(dǎo)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呵斥靈敏度下降、表頭可動部分(動圈、游絲、軸尖等)損壞等，還要盡量防止陽光直射、灰塵彌漫的空氣和腐蝕性物質(zhì)對萬用表的損害。

萬用表的運(yùn)用

萬用表的運(yùn)用6.模擬式萬用表判別晶體三極管的性能時，普通應(yīng)選用R×100Ω或R×1kΩ檔，而不宜采用R×1Ω和R×10kΩ檔。由于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(dǎo)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，甚至呵斥被測管子損壞。

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(dǎo)體元件時缺乏以抑制PN結(jié)的死區(qū)電壓，因此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)不成判別管子性能優(yōu)劣的根據(jù)，該當(dāng)改換至二極管測試檔上進(jìn)展檢測。

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(fù)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(wù)必充分留意。

8.當(dāng)用歐姆檔檢測電路元件或電路系統(tǒng)時，必需首先切斷被測安裝或系統(tǒng)的供電電源，假設(shè)被測對象中含有儲電量較大的電容器時，還必需以適當(dāng)?shù)姆绞綄ζ浞烹?，在確認(rèn)被測部分沒有電源性要素的前提下，方可進(jìn)展丈量，否那么，極易損壞萬用表，尤其是模擬式萬用表。

萬用表的運(yùn)用

萬用表的運(yùn)用9.在丈量低內(nèi)阻電路(包括含有低內(nèi)阻電源的網(wǎng)絡(luò)和低值負(fù)載電阻的網(wǎng)絡(luò))的電流時，應(yīng)盡量選擇較大的電流量程；在丈量高內(nèi)阻電路(或電源)的電壓時，模擬式萬用表應(yīng)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，也不得直接丈量高靈敏度表頭的內(nèi)阻。前者極易損壞萬用表，后者往往呵斥被測表頭打壞表針，甚至能夠燒壞動圈。

11.對于數(shù)字萬用表，當(dāng)被測電流較大時(如大于200mA)，該當(dāng)改用電外表板上的大電流公用插孔(如10A或20A等)插接表筆，但絕大多數(shù)電表的大電流量程沒有設(shè)置過流維護(hù)措施，必需提防過載景象。除此之外，也不得將電表長期串入負(fù)荷線路中作為大量程電流表運(yùn)用，丈量時間普通不能超越15秒。

12.普通萬用表交流丈量檔只適宜丈量正弦波電壓或電流的有效值，它不能直接丈量鋸齒波、三角波、方波等非正弦電量。即使是正弦波電量，其頻率參數(shù)和波形失真度也必需符合萬用表的技術(shù)條件，否那么，丈量誤差將顯著增大。非正弦波電壓或電流的有效值普通可用電動式、電磁式儀表或有效值數(shù)字萬用表進(jìn)展丈量。

萬用表的運(yùn)用

萬用表的運(yùn)用13.在丈量電壓和電流的過程中，最好不要變換選擇開關(guān)的檔位，尤其是在較高電壓和較大電流的情況下，選擇開關(guān)在切換過程中很容易產(chǎn)生電弧而燒傷開關(guān)的觸點(diǎn)，并損壞內(nèi)部元件及線路。

14.遇到萬用表內(nèi)保險管熔斷時，要按闡明書中指定的規(guī)格進(jìn)展改換，切莫隨意擴(kuò)展或減小。

萬用表的選擇

萬用表的選擇萬用表是電子測試領(lǐng)域最根本的工具，也是一種運(yùn)用廣泛的儀器，由于其價錢低廉、操作簡單、功能齊全、運(yùn)用廣泛等特點(diǎn)，專業(yè)電子工程師運(yùn)用上往往忽略以下問題：

1.由于萬用表的精度、分辨率不夠，憑估測判別，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規(guī)范信號測試中萬用表往往導(dǎo)致“誤差〞：

3.操作上的平安性、可靠性和維護(hù)性：由于萬用表本身的維護(hù)性差，測試中需求測試人員不能絲毫馬虎，否那么導(dǎo)致萬用表不用要的損壞。

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)需求，選擇萬用表的顯示位數(shù)和精度。

顯示位數(shù)和丈量精度是萬用表二種最根本也是最重要的目的。二者關(guān)系嚴(yán)密，普通來講萬用表顯示位數(shù)越高精度也越高，反之相反。但是由于丈量原理和各個消費(fèi)廠家的質(zhì)量規(guī)范不一樣，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：計數(shù)顯示和位數(shù)顯示。計數(shù)顯示是萬用表顯示位數(shù)范圍的實(shí)踐表達(dá)，只不過由于人們習(xí)慣與傳統(tǒng)叫法上的方便，普通用位數(shù)顯示表達(dá)。譬如：3000位計數(shù)顯示，表示萬用表最高顯示值可到3999而1000位計數(shù)顯示只能到1999,在丈量220VAC電壓時，可明顯看到3000位顯示比1000位后多1個小數(shù)位顯示：這樣分辨率上高一個數(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，計數(shù)顯示與位數(shù)顯示可以進(jìn)展換算：先計算計數(shù)顯示位數(shù)中有多少個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位計數(shù)，位數(shù)為32/3位。

萬用表的選擇

萬用表的選擇二、根據(jù)需求，選擇萬用表的丈量方法和交流頻響

普通來講，萬用表的丈量方法主要對交流信號丈量而言，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動，出現(xiàn)各種頻率呼應(yīng)，影響萬用表的丈量。萬用表對交流信號的丈量，普通有二種方法：平均值和真有效值丈量。平均值丈量普通是對純粹弦波而言，它采用估算平均的方法丈量AC信號，而對非正弦波信號將會出現(xiàn)較大的誤差，同時，假設(shè)正弦波信號出現(xiàn)諧波干擾時，其丈量誤差也會有很大改動，而真有效值丈量，是用波形的瞬時峰值再乘以0.707來計算電流與電壓，保證在失真和噪聲系統(tǒng)中的準(zhǔn)確讀數(shù)。這樣假設(shè)您需求檢測普通的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，用平均值萬用表丈量就不會到達(dá)真實(shí)的丈量效果。同時交流信號的頻響也至關(guān)需求，有的可高達(dá)100KHz。

萬用表的選擇

萬用表的選擇三、根據(jù)需求，選擇萬用表的功能和丈量范圍

不同的萬用表有不同的功能丈量范圍。普通來講，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本錢不設(shè)置電流功能。在此根底上，有的萬用表思索運(yùn)用方便，添加了些其它功能。譬如：二極管、“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求，將會發(fā)明擁有更優(yōu)越的功能。但是我們在追求萬用表功能的根底上，也不能忽視其丈量范圍，同樣測試電流，有的萬用表可到20A，而有的卻只需40mA或更小。

萬用表的選擇

萬用表的選擇四、根據(jù)需求，選擇您的萬用表

和大多數(shù)儀器一樣，萬用表本身也有丈量穩(wěn)定性，其丈量結(jié)果的準(zhǔn)確性與其運(yùn)用時間、環(huán)境溫濕度等相關(guān)。假設(shè)