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第四节
万用表

万用电表又称万用表,是一种带整流器的磁电式仪表,常用来测量交流电流、直流电流、电压和电阻,有的还可以测量电感、电容、音频电平、晶体管等,是一种多用途多量程的便携式仪表,是电工必备的工具之一。

万用表除了常用的模拟式外,还有晶体管万用表和数字万用表。晶体管万用表的灵敏度更高,数字式万用表的功能更多,除常用的功能外,还可测频率、周期、时间间隔、晶体管参数和温度等。

一、万用表的分类和结构

1.指针式万用表

指针式万用表主要由指示部分、测量电路、转换装置三部分组成。常用的MF-500 型万用表的外形,如图 2-15 所示。

图 2-15 MF-500 型万用表面板及外形图

(1)指示部分俗称表头,用以指示被测电量的数值。表头是万用表的关键部件,万用表的许多性能(如灵敏度、精确度等级、阻尼和指针回零等)大都取决于表头的性能。表头的灵敏度是以满刻度偏转电流来衡量的,满刻度电流越小,表头的灵敏度越高。目前一般国产万用表的表头灵敏度约在 10~200μA左右,测量电压时的电阻为2000Ω/V~20000Ω/V。

表头上刻有多条标度尺,每条标尺对应不同的测量值,一般电流、电压挡都是均匀刻置的,而对于电阻则是不均匀刻置。

(2)测量线路是万用表的心脏部分,一只万用表它的功能测量范围都与测量线路的复杂程度直接相关。测量电路的作用是把被测的电量转变成适合于表头要求的微小直流电流。它通常包括分流电路、分压电路和整流电路。分流电路将被测的大电流通过分流电阻变换成表头所需的微小电流;分压电路将被测的高电压通过分压电阻变换成表头所需的低电压;整流电路将被测的交流电转变成表头所需的直流电。

(3)转换装置通常由转换开关、接线柱、插孔等组成。万用表的转换开关有单转换开关和双转换开关两种,为了使用方便和减少使用上的差错,常采用单转换开关。转换开关内分成若干挡,挡数可由十几挡至三十几挡不等。转换开关有固定触头和活动触头,它位于不同的位置,接通相应的触头,构成相应的测量电路。

2.数字式万用表

数字式万用表采用集成电路和液晶数字显示技术,具有读数方便、直观,不会产生读数误差,准确度高,体积小、耗电省,功能多的特点。

数字式万用表的表笔插孔有四个。标有“COM”的插孔为公共插孔,通常插入黑色表笔;标有“V/Ω”的插孔应插入红色表笔,用以测量电阻值和交直流电压值。测量交直流电流有两个插孔,分别标有“mA”和“20A”,供不同量程挡选用,也插入红色表笔。

二、万用表的测量原理

1.电阻的测量

将转换开关置于电阻挡,万用表就成为一个多量程的欧姆表。测量电阻的原理是利用欧姆定律。测量原理如图 2-16 所示。图中 E 为电池电压, R 为调零电位器的内阻, R X 为被测电阻, R C 为表头内阻。当被测电阻 R X 等于零,即两表笔短接时,调整 R 使表针指向满度(即零欧姆值)。此时流过表头的电流即为表头满偏电流 I 0 I 0 = E / R C + R 。当加入被测电阻 R X 后,流经表头的电流就变成:

从式(2-1)可以看出,在 E R 为定值时, R X 越大,电流 I 就越小,表针偏转角越小。针对不同的 R X ,就有不同的偏转角度与之对应。因此测量电阻,实际上是通过测量被测电阻中的电流。应用上述方法,在刻度盘上就可以画出欧姆刻度。

图 2-16 测量电阻的简单原理图

被测电阻增大,会减小表头的电流。为此万用表的高阻挡都采用高电压电池供电。一般 R ×1K以下电阻挡使用 1.5V电池, R ×10K以上电阻挡使用 6V及以上的电池。

为了不致误用电阻挡去测电压和电流,有的万用表单独设置了“Ω”插孔。

2.测量直流电流

万用表的直流电流挡一般设计都是用于测量小电流的,通常都在1A以下,以mA为单位的居多,它的实质是一个多量限的直流电流表,是应用分流器与磁电式测量机构并联,来实现扩程的,分流器电阻值越小,相应的电流量程越大,所以配不同阻值的分流器,就可得到不同的测量范围。

3.测量直流电压

直流电压测量时,仪表便成为一个磁电式直流电压表,工作原理也完全一样,采用附加电阻以扩大量程,附加电阻的阻值越大,能扩大的测量电压的范围也越大,配不同的附加电阻,就得到不同的测量范围。

4.测量交流电压

由于万用表的表头是磁电式测量机构,只能用于直流电流或直流电压,所以要测交流就必须对电压采取整流措施,交流电压挡就是直流电压挡外加一整流器,其他与直流电压挡相差无几。

三、万用表的使用

1.一般规定

万用表的型号很多,不同型号的万用表其功能也不尽相同。要根据实际测量需要。

(1)每次测量前,对万用表都要做一次全面检查,以核实表头各部分的位置是否正确。

(2)测量时,应用右手握住两支表笔,手指不要触及表笔的金属部分和被测元器件,如图2-17(a)所示。图 2-17(b)的握笔方法是错误的。

图 2-17 万用表表笔的握法

(3)测量过程中不可转动转换开关,以免转换开关的触头产生电弧而损坏开关和表头。

(4)使用R×1挡时,调零的时间应尽量缩短,以延长电池使用寿命。

(5)万用表使用后,应将转换开关旋至空挡或交流电压最大量程挡。

2.使用前的准备

(1)零位调整。指针式万用表的表头中,下部都有一个零位调节螺钉,用作机械调零。按照表头内⊥或 符号,垂直或水平放置万用表。指针式万用表宜水平放置。每次使用万用表时,应先检查表针是否指在刻度尺的起始点的“零”位上。如果没指在起始“零”位上,应调节零位调节螺钉使表针指在初始“零”位上。

(2)插孔选择。红表笔应插入标有“+ ”的插孔中,黑表笔插入“-”的插孔中。

(3)量程选择。测量电流和电压时,应使表针偏转至满刻度的1/2或1/3以上。测量电阻时,应使表针偏转至中心刻度附近。

万用表是多挡仪表,使用时要及时换挡,一旦忘记换挡或换挡错误,极易烧毁仪表。要养成“测前必看档,不检查挡位不测试”的习惯。

3.电阻测量

用万用表测量电阻的方法见图 2-18。

图 2-18 用万用表测量电阻

(1)切断被测电阻与电源的连线。

(2)估计所测电阻阻值,选择合适的标准。

(3)将表笔与电阻接触良好,注意手及其他部位不得接触表笔的金属部分。

(4)读取结果时指针在刻度中心两侧为宜,且视线应与表盘垂直,以减少读数误差。

(5)测量结束,应将转换开关打到空挡或交流电压最大挡。

(6)测量中每调换一个欧姆挡必须重新进行欧姆调零。

4.直流电流测量

用万用表测量直流电流的方法见图 2-19。

图 2-19 用万用表测量直流电流

(1)将转换开关旋至直流电流挡,根据被测电流的估计值,选择适当的量程挡位。

(2)将万用表串接在被测电路中,红笔接电路正端,黑笔点接负端,观察表针摆动方向并读数。如果发现表针反向偏转,则说明表笔的极性接反,应立即掉换过来。

(3)万能表不可并接在被测电路中,更不允许并接在电源上,否则会烧坏表头。

5.直流电压测量

用万用表测量直流电压的方法见图 2-20。

图 2-20 用万用表测量直流电压

(1)将选择开关旋在直流电压“ ”挡,并选择正确的量程,然后将万用表并接在测量电路上。

(2)红表笔接被测电压的正极,黑表笔接负极。

(3)如果测量前不知道被测点电压的数值范围,应选以大量程挡测一下,然后根据测出的数值范围,降到适当量程进行测量。

(4)量限选择应尽可能选得接近被测量程,使表针有较大的偏转角。

6.交流电压测量

用万用表测量交流电压的方法见图 2-21。

图 2-21 用万用表测交流电压

(1)被测交流电压的频率应为 45~1500Hz范围内,表针指示的值才有意义。否则,测得的值只能作为参考。

(2)如果被测点有直流电压(即交、直流电压同时存在)时,应在表笔上串入一个容量为0.1~2μF、耐压足够的隔离电容。具有“dB”挡或“输出”挡的万用表,可直接用该挡进行测量。

(3)一般万用表测试 10V以下交流电压须在 10V专用刻度线上读数,否则误差会增加。1V以下的交流信号不能测试。

7.万用表使用的注意事项

使用万用表时应注意以下几点:

(1)转换开关一定要放在需测量挡的位置上,不能搞错,以免烧坏仪表。

(2)根据被测量项目,正确接好万用表。

(3)选择量程时,应由大到小,选取适当位置。测电压、电流时,最好使指针指在标度尺 1/2~2/3 以上的地方,测电阻时,最好选在刻度较稀的地方和中心点。转换量限时,应将万用表从电路上取下,再转动转换开关。

(4)测量电阻时,应切断被测电路的电源。

(5)测直流电流、直流电压时,应将红色表棒插在红色或标有“+ ”的插孔内,另一端接被测对象的正极;黑色表棒插在黑色或标有“-”的插孔内,另一端接被测对象的负极。

(6)万用表不用时,应将转换开关拨到交流电压最高量限挡或关闭挡。 7fL1k6Xbjwhm3ojrjHHba2QmwAHAxXCjqP63uX9fMbXDeybETM3zGOJMG8+CpEqb

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