初步认识指针式万用表

初步认识指针式万用 1. ? 万用表有时也被称为三用表——主要测量电压、电流、电阻。准确的说，它能够测量直 流电压、交流电压，直流电流和电阻值，还能测量晶体管的直流放大倍数，检测二极管的极 性，判别电子元器件的好坏，有的还可测量电容和其它参数。它是一种多功能、易操作、便 携式小型测量仪表。 2. 万用表有指针式和数字式两大类。指针式万用表小巧结实，经济耐用，灵敏度高，但读 数精度稍差；数字式则读数精确，显示直观，有过载保护，但价格较贵。 3. MF-30型指针式万用表面板结构如图1.2.1所示。 指针式万用表通常由磁电式测量部件（表头）、电子测量电路、转换开关等组成。面板 表头的有机玻璃上配有机械调零螺丝，右面是零欧姆电阻调零电位器，下边是两个正负极 测量输出插孔。 4.MF-30 1）直流电压（V－） 30 40 20 50 15 100 10 200 5 500 0 Ω ? 300 200 400 — 100 mA 6 V 4 ～ 500 8 2 — 10 10V 10V 15 ～ ～ 20 10 22 －dB ＋dB 表 头 A－V－Ω 20.000Ω/V－ MF-30型 5.000Ω/V～ 45-1000Hz 机械调零 Ω ×100 电位器调零 ×10 ×1k ××1 1 50 uA 5 — 10k V 500 — 25 5 量程转换开关 100 50 V — mA 500 500 — 500 100 10 测试插孔 V ＋ － ～ 图1.2.1 MF-30型指针式万用表面板图 1~5~25V 三档； 灵敏度及电压降：20 000Ω/V； 测量精度：2.5 100~500V两档； 灵敏度及电压降： 5 000Ω/V；测量精度：2.5 2）交流电压（V～） 10~100~500V三档；灵敏度及电压降：5 000Ω/V；测量精度：4.0 （此三档仅适合测量45—1000Hz频率范围内的电压。） 3）直流电流（A－）： 50µA~0.5~5~50~500mA五档；灵敏度及电压降?0.3V：；测量精度：2.5 4）电阻（Ω）： Ω×1，Ω×10，Ω×100，Ω×1k四档； 表内配有1.5V干电池；测量精度：2.5 Ω×10k档； 表内配有15V叠层电池，专为测量大电阻使用； 测量精度：2.5 5）、音频电平（dB）： －10 ~ +22 dB 0dB = 1mW 600Ω； 测量精度：4.0 5. 万用表的准确零位非常重要，否则测出的参量就失去了意义，犹如市场上买东西时要校 准称盘一样。万用表的调零分为机械调零和电位器调零两种，具有不同的适用场合。 1) 电流、电压的调零——使用机械调零 在测量电流或电压之前，将连接面板插口正、负极的两根表棒悬空，观察表头指针是 否向左满偏，指在零位上，如不在零位，可适当调整表盖上的机械零位调节螺丝，使其恢复 调至零位上，测试的电流电压读数才会准确。 注意：万用表在使用中很少进行机械调零，并且教师不学生自行使用机械调零。当遇到 需要机械调零的万用表，一般应交给指导教师操作。 2) 电阻调零——使用电位器调零 测量电阻共有5个档位，每个档位下，都需要重新使用调零电位器，以保证准确的零位。 因此，几乎每次测量电阻前，都需要对万用表进行电阻调零。 在测量电阻之前，将连接面板插口正、负极的两根表棒短接，观察表头指针是否向右满 偏，指在零位上，如不在零位，可适当左右调整电阻调零电位器，使其调至零位上。 1. 1） 不能带电测量电阻 测量一个电阻的阻值，必须保证电阻处于无源状态，也就是测量时，电阻上没有其它的 电源或者信号。特别在电路板带电工作时，严禁测量其中的电阻。否则，除测量结果没有意 义外，一般都会将万用表的保险丝烧毁。 2） 不能超限测量 超限测量是指万用表指针处于超量程状态。此时，万用表指针右偏至极限，极易损坏指 针。发生超限测量，一般是由于量程不合适造成。选择合适的量程或者在外部增加分压、分 流措施都可以避免超限测量。 3） 不要让万用表长期工作于测量电阻状态 万用表仅在测量电阻时消耗电池。因此，为了让万用表电池工作更长的时间，在不使用 万用表时，一般应将量程转换开关置于直流或者交流500V档。 4） 不要随意调节机械调零 测量电阻时需要调节调零电位器，是因为不同的电阻档位需要不同的附加电阻，并且电 池电压一直在变化。而机械调零在出厂调好后，一般不需要调整。因此，不要随意调节机械 调零。 5） 在万用表测量高电压时，务必注意不要接触高压。 万用表的表笔脱离表体、导线漏电等，都有可能导致触电。因此，在测量高电压时，测 试者一定要保持高度警觉。 1 为了能够测量不同数量级的电阻，MF—30型万用表设有Ω×1—Ω×10k共五个档位，且共用表头中第一条欧姆标尺刻度。转换开关所选欧姆值与指针偏转读数以倍率关系计算。指 针指在不同位置的读值应乘以所选档位的欧姆数，即为所测电阻的数值。 由于零欧姆电阻调零不能覆盖五个档位，故每换一档量程，就必须调零，以确保测量电 阻的精确度。通过换档，使指针位于表头中部时读数精度最高。 为了保证测量电阻的准确性，有以下几点注意： a) 保证电阻不和其它导电体连接，避免出现并联。 不要用双手接触电阻，避免将人体电阻与被测电阻并联； 尽量不要在电路中测量电阻，其它电路很可能称为并联电阻，因此，最好 将电阻拆卸下来测量。 b) 选择合适的档位，使得指针尽量处于右顶端偏左1/3处。 c) 准确调零。 d) 正确读取测量值。 2 万用表在测量二极管时，其等效电路如图1.2.2所示。 其中R为等效内阻，E为表内电源电压。当万用表位于Ω×1，Ω×10，Ω×100，Ω×1k档时，E=1.5V。若将黑表棒（表内电池的正极）接到二极管的阳极，红表棒（表内电池的负 极）接到二极管的阴极，表头指针向右偏转较大，呈现低电阻，则二极管处于正向偏置。反 之表针向左偏转较大，呈现高电阻，则二极管处于反向偏置。根据正反两次测得的电阻值的 大小，即可判别出二极管的极性。 注意：一般不宜使用Ω×1（电流太大）或Ω×10k（电压太高：E=15V）档测试二极管， 而应在Ω×100或Ω×1k档测试二极管，此时内阻R较大，可避免损坏二极管。 红色测试棒 ＋ 万 E 阴极 用 阳极 表 R 电 － 黑色测试棒 阻 档 图 1.2.2 电阻量程档测量二极管的等效电路 3 MF-30型指针式万用表的直流电压测量范围从1V~500V共五个档位。测试直流电压时， 把转换开关换至直流电压量程档，根据被测电压大小，应从大到小选定量程，再将万用表插 孔的+、－极性通过表棒并联接入待测电路，在表头第二条刻度（具有V标识符）的线上找出相应读值。转换开关所选值为指针向右满偏时的读值，指针指在不同位置，读数应按比例 计算。通过换档，使指针位于表头中部时读数精度最高。 例：测量双路稳压电源的+12V电压输出时，应先将万用表转换开关选至直流电压档，继 而转至向右满偏时为25V量限位置，把万用表插口的正极表棒（红色）接电源正极（红色） 插孔，负极表棒（黑色）接电源负极黑色插孔，以并联方式连接，在表头第二条刻度（具有 V标识符）的线上找出满档为25V的数值，此时表针摆向中部，通过折算读数为12V。 4? 磁电式结构万用表测量交流电压时，刻度标尺上标出的是正弦交流电的有效值，因此， 万用表的交流电压档只能测正弦交流电压且读数为有效值，仅适合测量45—1000Hz频率范围内的电压。 交流电压的测量范围从10V~500V共三档。测试交流电压的方法与测试直流电压的方法 相同，只须将转换开关选至交流电压量程范围。 若测量小于10V的交流电压，考虑到二极管非线性因素的影响，特别设置了第三条刻 度标尺线，测量方法及读数方法与测量直流电压方法相同。 例：检测某插座上有无220V交流电压输出时，应先将万用表转换开关选至最下方的交流 电压档，继而转至向右满偏时为500V交流量限位置上，把万用表+、—插孔的红黑表棒（以并联方式）分别插入三相插座（除地线插孔外）的两个插孔中，（由于测交流电压，故正、 负极性任意连接），在表头第二条刻度（具有V标识符）的线上找出满档为500V的数值，此时表针摆向中部，通过折算读数为220V。 5 MF-30型指针式万用表的直流电流测量范围从50µA~500mA共五个档位。测试直流电流时，根据被测电流大小，先将转换开关选至合适的直流电流量程档。如不确定，应从大到 小选定量程，再将万用表插孔的+（红色）、－（黑色）极性通过表棒按正入负出原则,把万 mA用表串联接入待测电路，在表头第二条刻度（具有标识符）的线上找出相应读值。转换 开关所选值为指针向右满偏时的读值，指针指在不同位置，读数应按比例计算。通过换档， 使指针位于表头中部时读数精度最高。 6 万用表在不同的电压量程档呈现的内阻值不同，在1~5~25V 三档； 内阻（灵敏度）为20 kΩ/V；即：1V档时20 kΩ；5V档时100 kΩ；25V档时500 kΩ；在100~500V两档；内阻（灵敏度）为5 kΩ/V；即：100V时500 kΩ；500V时2500 kΩ。 可见，指针式万用表的内阻比数字万用表小。因此，用指针式万用表测量电压时，需要 考虑内阻对被测电路的影响。 7 在没有电池的情况下，指针式万用表还可以测量电压和电流。 VC930F+ 1 数字电压表由RC阻容滤波器、A/D转换器（双积分式）、LCD液晶显示器组成。而数字万用表则是在此基础上增加了交流-直流（AC-DC）、电流-电压（A-V）、电阻-电压（Ω-V）几部分转换器组建而成，其设计采用大规模集成电路，原理框图如下所示： AC—DC A/D LCD A—V 输入RC 转换器 Ω—V 滤波器 显示器 转换器 图1.2.3 数字万用表原理框图 2 VC930F+型数字万用表是一种结构紧固、电池驱动的4 1/2位数字万用表。能够测量直 流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容、二极管及晶体管h和频率。具有自动调零、FE 极性选择、过量程显示和读数保持功能。其面板结构如图1.2.4所示： LCD显示窗口 . VC930F+VICTOR电源开关 POWER HOLD PNPNPNONOFFEEΩBB晶体管hFE测试插CCEE座2MΩ 200kΩ20k20MΩΩ2kΩnShFECAP 200ΩV－200mV量程转换开关 20uF2V2uF20V 200nFCX200V20nF1000V2000电容CX测试插pF700V200uA200V座 2mAV～20V20mAA2V－10A200mA 20kHz2mA20mA200mAA～10A10AmACOMVΩ四个测试插孔 f!MAX 500V!!MAX200mA MAXFUSED10A MAX10A MAX700VACUNFUSEDUNFUSED1000VDC 图1.2.4 VC930F+ 数字万用表面板结构图 面板上有LCD显示窗口，拨动式开关（电源开关），晶体管（NPN、PNP）hFE测试 插孔，电容CX测试插孔，量程转换开关及四个输入测试端口（10A、mA、COM、V/Ω/f）。各部分的功能如表1.2.1所示： 表1.2.1 面板结构各部分功能 开关、插孔及端口 状态及功能 名称 LCD显示窗工作状态时 自动显示相应档位所测数值及极性 口 POWER（电源开关） OFF（ ） ：电源关断 ON （ ） ：电源打开 拨动式开关 HOLD （保持开关） HOLD（ ） ：当前数据保持在显示 器上 晶体管（PNP）hFE测试插孔 测试PNP型晶体管的hFE参数时，插 在左侧E、B、C测试插孔 晶体管晶体管（NPN）hFE测试插孔 测试NPN型晶体管的hFE参数时，（NPN、插在右侧E、B、C测试插孔 PNP）hFE测 试插孔 电容测试插测试电容时，插在CX插孔 CX电容测试插孔 孔 量程转换开30个档位量程及功能选择 先按不同测量的需要选择功能键；再 按从大到小使用原则选择量程档。 关 四个输入端测量电压、电阻、频率、二极管 将红表棒（+）接入V/Ω/ f端口； 口 将黑表棒（-）接入COM端口。 V/Ω/f（红表测量电流 将红表棒（+）接入mA、 10A端口； 棒） 将黑表棒（-）接入COM端口。 COM （黑表测量电导 将红表棒（+）接入V/Ω/ f端口； 棒） 将黑表棒（-）接入mA端口； mA 10A 3 VC930F+型数字万用表的技术规范如下，详见表1.2.2。 电源： 9V电池一只 调零和极性选择：具有自动调零和显示极性的功能 低电压显示：显示器显示 最大值显示： 19999（4 1/2位）；每秒更新2次 超量程显示：最高位显“1” 环境温度：工作温度0～40?；储存温度－10～50? 表1.2.2 主要技术规范 测量程 分辨率 准确度 过载保护 说明 量 名 称 200mV 10µV 250V（DC或 AC峰值） ?（0.05%＋3） 所有量程输入阻抗为 2V 100µV 10MΩ 20V 1mV 直1000V（DC200V 10mV 流或AC峰值） 1000V 100mV ?（0.1%＋5） 电 压 2V 100µV 所有量程输入阻抗 =10MΩ， 20V 1mV 交?（0.8%＋10） 1000V（DC） 200V 10mV 流在40～400Hz（200V以700V 100mV ?（1%＋15） 电上为 压 40～100Hz）频率范围 内，显示为正弦波有效 值。 200µA 0.01µA 2mA 0.1µA 直?（0.5%＋2） 0.2A/250V 最大输入电流： 20mA 1µA 流200mA 10µA ?（0.75%＋5） 保险丝 10A（不超过15秒） 电 10A 1mA ?（2%＋10） 无保险丝 流 最大测量电压： 200 mV 2mA 0.1µA 最大输入电流与最大 0.2A/250V 测量电压同上，在40～20mA 1µA 交?（0.8%＋10） 保险丝 400Hz 200mA 10µA 流10A 1mA ?（2%＋10） 无保险丝 电频率范围内，显示为正流 弦波有效值。 200Ω 0.01Ω ?（0.2%＋5） 250V（DC或 开路电压：3V AC峰值） 2kΩ 0.1Ω 20kΩ 1Ω 电在用200Ω档测试时，?（0.2%＋1） 500V（DC或200kΩ 10Ω 阻 2MΩ 100Ω AC峰值） 应先将两表笔短路，测 得表笔引线电阻，然后20MΩ 1kΩ ?（0.5%＋1） 在实测中减去。 续表 测量名量程 分辨率 准确度 过载保护 说明 称 500V（DC 开路电压：3V 或AC峰 电导 0.1nS ?（1%＋2） 0.1-100nS 电阻范围： 值） （单位：纳西） 10000MΩ-10MΩ 100nS=10MΩ 2nf（2000pF） 0.1pF 20nF 1pF 200nF 10pF 2µF 0.1pF 电容 ?（2.5%＋10） 100V（DC20µF 1nF 或AC峰 值） 灵敏度：1V 频率 10Hz-20kHz 1Hz ?（1%＋5） 最大输入电压： 220Vrms （不超过15秒） 显示三极管h测试条件： FEFE晶体管 h 的近似值 基极电流约10µA，Vce为3V 二极管 显示二极管正向测试条件： 压降的 正向电流约1mA， 近似值 反向电压约3V 4 － ＋ 1）将ON-OFF开关置ON位置，察看电池是否充足。若显示器上出现 符号，表示！ 电池电压低。此表在低电压下工作，读数可能出错，为避免错误的读数造成错觉而导致电击 伤害，显示低电压符号时应及时更换电池。 2）在输入插口旁的“ ”与“ ”符号是用来警告输入电压或电流不可超过表上指定极限， 否则会造成仪表损坏。 3）测量时，须明确面板结构与各部位的作用，并将各功能开关与量程档位配合使用。 量程开关所指数值为该档量程的上限值。若显示器显示溢出标记“1”，表明量程选值太小，应将量程转至数值较大的档位上。若不能确定被测参数的范围时，量程档选择应遵循由大到 小的原则。 4）HOLD（ ）开关只有需要保持当前数据时才拨动向右，其余时间应拨向左边。 5）不要在量程开关为Ω位置时，测量电压或电流值。 6）养成良好的习惯，测完后将电源开关置OFF位置。 5 表1.2.3测量方法 测量名称量程开关位置 表笔和被测电注意事项 输入端口 及功能键路的连接方式 表笔位置 位置 及显示 红表棒（+）接：将量程开关转测试表笔跨接被测电压且勿超过（V 在被测电路V/Ω/ f端口 至 －）1000V 测量直流上。 200mV-1000V测量高电压时，避免电压 之间相应的V红表笔所接之触及高能电路。 开关置: V黑表棒（-）接：－量程档上 点的电压与极 － COM端口。 屏幕上只显示负电压性显示在屏幕 （-）极性。 上。 将量程开关转测试表笔跨接被测电压且勿超过 在被测电路至 （V～）700V 测量交流 上。 2V-700V之间测量高电压时，避免电压 同上 相应的V～量表笔所接之点触及高能电路。 开关置： 程档上 的电压显示在 V～ 屏幕上。 红表棒（+）接： 用mA端口时： 在mA端口： 将量程开关转测试表笔串接 mA端口 最大量限：200mA 在被测电路至 超限会烧保险 中。 200µA-200mA 测量直流 在10A端口： 之间相应的A 电流 －量程档上。 最大为量限：10A 红表笔所接之 开关置：A点的极性与流用10A端口时： 红表棒（+）接： 此档无保护 － 过仪表的电流 10A端口 将量程开关转同时显示在屏 （限测15秒） 至10A的A－幕上。 量程档上。 黑表棒（-）接： 屏幕上只显示负电流COM端口。 （-）极性。 用mA端口时： 将量程开关转测试表笔串接 至2mA-200mA在被测电路 之间的A～量中。 程档上。 测量交流 电流 用10A端口时： 同上 同上 开关置：将量程开关转 表笔所接之点A～ 至10A的 A～ 的电流显示在量程档上。 屏幕上。 红表棒（+）接：200Ω档测试时，须测 线电阻（见技术说V/Ω/ f端口 将量程开关转测试表笔跨接 明），同时要确认被 在被测电阻 至 测电路所有电源已关 上。 断且高压电容都已完 黑表棒（-）接：200Ω-20MΩ之全放电时，才可进行测量电阻 COM端口。 间相应的Ω量 测量。 程档上 开关置：表笔所接之点 Ω 的电阻值显示 在屏幕上。 续表 测量名称及被测器件与插注意事项 输入端口 量程开关 功能键位座 位置 位置 置 连接方式及显 示 在数字万用表将被测电容可 将量程开关转至 的左侧下方，靠的跨接在插 2000pF-20µF之应合理选择量程测量电容 有两个竖直座两端。 间相应的CAP档 的、标识为CX 开关置：CAP 量程档上 的插孔，即为 电容测试插 所接之点的电座。 容值就显示在 屏幕上。 将被测三极管 将量程开关转至 的E、B、C可 在数字万用表 hFE量程档上。 靠的插在对应 的右侧上方，插座的三个孔 根据所测晶体管 有个圆形8眼中。 （PNP或NPN）的、标识分别 测量三极管 的型号，将其发为PNP和NPN 射极E、基极B、的插孔，即为 开关置：hFE 集电极C分别插所接之点的hFE测试插座。 入对应插孔。 值就显示在屏 幕上。 测试表笔跨接 在被测二极管 红表棒（+）接： 若黑表笔接 上。 V/Ω/ f端口 二极管正极屏幕 将量程开关转至 显“1”， （与2kΩ测量二极管 红表笔所接之 黑表棒（-）接：电阻同档）的量表示二极管反向点的极性与所 开关置： COM端口。 程档上。 截止。 测二极管的正 向电压值同时 显示在屏幕上。 仅适用测试 10Hz-20kHz 红表棒（+）接：将表笔或电缆 跨接在信号源V/Ω/ f端口 量程范围。 或被测负载上。 若输入超过 测量频率 将量程开关转至 10Vrms时读数有 超差。噪声下测小开关置：20kHz量程档表笔所接之点信号时使用屏蔽 黑表棒（-）接：20kHz 上。 的频率读数显电缆。 COM端口。 示在屏幕上。 红表棒（+）接：将表笔连接在 电阻范围： 待测绝缘电阻V/Ω/ f端口 将量程开关转至 10000MΩ-10MΩ 上。 nS（纳西）量程测量电导 （100nS=10MΩ） 黑表棒（-）接：档上。 开关置： nS 电导测量范围： mA端口。 表笔所接之点 的电导值显示 （单位：纳?100nS 在屏幕上。 西） 续表 测量程 分辨率 准确度 过载保护 说明 量 名 称 500V（DC或 开路电压：3V AC峰值） 电0.1-100nS 0.1nS ?（1%＋2） 电阻范围：导 10000MΩ-10MΩ 100nS=10MΩ 2nF 0.1pF 20nF 1pF 200nF 10pF 2µF 0.1pF 电?（2.5%＋10） 100V（DC或20µF 1nF 容 AC峰值） 灵敏度：1V 频10Hz-20kHz 1Hz ?（1%＋5） 最大输入电压：率 220Vrms （不超过15秒） 显示三极管hFE的近晶 测试条件： 似值 hFE 基极电流约10µA，Vce为3V 体 管 显示二极管正向压降二 测试条件： 的 极 正向电流约1mA， 近似值 管 反向电压约3V