電子測(cè)量技術(shù) 第3版 第4章 萬(wàn)用表及其測(cè)試技術(shù)

4.1概述

4.2模擬式萬(wàn)用表的使用

4.3數(shù)字式萬(wàn)用表的使用

第4章萬(wàn)用表及其測(cè)試技術(shù)4.1概述萬(wàn)用電表簡(jiǎn)稱萬(wàn)用表，萬(wàn)用表是電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中最早出現(xiàn)的測(cè)量?jī)x表，它以測(cè)量電壓、電流、電阻三大參量為主，所以也稱為三用表，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中稱為復(fù)用表。萬(wàn)用表是一種具有多種測(cè)量功能、多個(gè)測(cè)量范圍（量程）、應(yīng)用非常廣泛的便攜式儀表，它操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍然在發(fā)揮著它獨(dú)特的作用。所以，本書(shū)以普遍使用、技術(shù)成熟的指針式儀表為基礎(chǔ)，對(duì)常見(jiàn)萬(wàn)用表測(cè)試原理進(jìn)行分析，掌握其使用方法和測(cè)試技術(shù)。萬(wàn)用表種類繁多，根據(jù)其測(cè)量原理及測(cè)量結(jié)果的顯示方式進(jìn)行分類，一般可分為模擬式萬(wàn)用表和數(shù)字式萬(wàn)用表兩大類。4.2模擬式萬(wàn)用表4.2.1模擬式萬(wàn)用電表的基本原理

4.2.2MF500型萬(wàn)用電表

4.3.3MF500型萬(wàn)用電表的使用4.2.4模擬式萬(wàn)用電表應(yīng)用實(shí)例4.2.1模擬式萬(wàn)用電表的基本原理模擬式萬(wàn)用電表的基本測(cè)量過(guò)程是通過(guò)一定的測(cè)量機(jī)構(gòu)，將被測(cè)的模擬電量轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，再由電流信號(hào)去驅(qū)動(dòng)表頭指針偏轉(zhuǎn)，通過(guò)相應(yīng)的刻度板讀數(shù)即可指示出被測(cè)量的大小1．直流電流的測(cè)量萬(wàn)用電表的表頭是一個(gè)動(dòng)圈式直流電流表，可以直接測(cè)量微小的直流電流。2．直流電壓的測(cè)量萬(wàn)用電表表頭是一直流電流表，但由于表頭具有一定的內(nèi)阻R0，電流流過(guò)表頭就會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降，這個(gè)電壓的大小與通過(guò)的電流成正比。直流電流表分流原理圖直流電流表分壓原理圖3．交流電壓的測(cè)量萬(wàn)用電表的表頭是一個(gè)直流電流表，不能直接測(cè)量交流電壓。交流電流表整流、分壓原理圖直流電阻的測(cè)量4．直流電阻的測(cè)量萬(wàn)用電表的電阻檔是一個(gè)多量程的歐姆表。測(cè)量直流電阻的基本原理電路如圖4-6所示。萬(wàn)用表測(cè)量電阻，實(shí)質(zhì)是測(cè)量流過(guò)被測(cè)電阻Rx的電流。5．音頻電平的測(cè)量萬(wàn)用電表可以測(cè)量音頻電平值。電平值的測(cè)量是以測(cè)量交流電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，電平測(cè)量原理與交流電壓的測(cè)量相同。4.2.2MF500型萬(wàn)用電表

MF500型萬(wàn)用電表等是電子實(shí)訓(xùn)室最常見(jiàn)電子測(cè)量?jī)x表，MF500型萬(wàn)用電表是一種高靈敏度，多量限的攜帶式整流系儀表。該儀表有二十四個(gè)，甚至更多的測(cè)量量程，能分別測(cè)量交直流電壓、直流電流、電阻及音頻電平。1．MF500型萬(wàn)用電表的主要性能指標(biāo)（1）測(cè)量范圍及基本誤差（2）靈敏度（3）工作環(huán)境2．MF500型萬(wàn)用電表整機(jī)原理圖3．轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通過(guò)上面知識(shí)的認(rèn)識(shí)，可知萬(wàn)用電表的“萬(wàn)用”是通過(guò)節(jié)換測(cè)量線路實(shí)現(xiàn)的。而完成這種“切換”的裝置，是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。它分為單轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和雙轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)兩種，常用的為單轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由多個(gè)活動(dòng)接觸點(diǎn)和多個(gè)固定接觸點(diǎn)組成，前者稱為“刀”，后者稱為“擲”，且刀和刀之間是聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以使某些“刀”與“擲”閉合，接通所要求的測(cè)量線路。4.2.3MF500型萬(wàn)用電表的使用1．操作面板

500型萬(wàn)用電表面板圖2．表頭刻度與符號(hào)

（1）刻度MF500型萬(wàn)用電表表頭刻度盤上有四條刻度線，刻度線的兩端標(biāo)注著讀測(cè)的種類。

（2）符號(hào)萬(wàn)用電表表頭上有一些表示萬(wàn)用電表的特性和使用范圍的符號(hào)，為了能更好地識(shí)別和使用萬(wàn)用電表，分別介紹這些常見(jiàn)的符號(hào)所代表的意義。3．模擬式萬(wàn)用電表的準(zhǔn)確度等級(jí)及測(cè)量誤差分析

（1）人身誤差

測(cè)量前要把萬(wàn)用電表水平放置，進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。讀數(shù)時(shí)眼睛要與指針保持垂直。測(cè)量電阻時(shí)，每換一次檔都要進(jìn)行調(diào)零。調(diào)不到零時(shí)要更換電池。測(cè)量電阻或高壓時(shí)，不能用手捏住表筆的金屬部位，以免人體電阻分流，增大測(cè)量誤差或觸電。（2）電壓、電流檔量程選擇與測(cè)量誤差直流電壓、電流，交流電壓、電流等各檔，準(zhǔn)確試等級(jí)的標(biāo)定是由最大絕對(duì)允許誤差與所選量程滿度值的百分?jǐn)?shù)表示：4．模擬式萬(wàn)用電表的基本使用方法（1）機(jī)械調(diào)零（2）接線端口選擇（3）功能及量程的選擇（4）測(cè)量過(guò)程4.2.4MF500型萬(wàn)用電表

MF500型萬(wàn)用電表等是電子實(shí)訓(xùn)室最常見(jiàn)電子測(cè)量?jī)x表，MF500型萬(wàn)用電表是一種高靈敏度，多量限的攜帶式整流系儀表。該儀表有二十四個(gè)，甚至更多的測(cè)量量程，能分別測(cè)量交直流電壓、直流電流、電阻及音頻電平。4.2.2MF500型萬(wàn)用電表1．晶體二極管的測(cè)量萬(wàn)用電表歐姆檔含內(nèi)置電源，把萬(wàn)用電表的表筆接觸到二極管的兩個(gè)引腳上，二極管兩端相當(dāng)于加上了電壓。二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。根據(jù)這一特性，用萬(wàn)用電表的歐姆檔測(cè)出二極管的正向電阻和反向電阻就可判斷它的極性及其質(zhì)量的好壞。2．發(fā)光二極管的測(cè)量對(duì)LED的檢測(cè)采用萬(wàn)用表的R×10k檔（內(nèi)部電源為9V），其測(cè)量方法及對(duì)其質(zhì)量好壞判別與普通二極管相同，但LED的正向、反向電阻均比普通二極管大得多。在測(cè)量LED的正向電阻時(shí)，可以看到二極管有發(fā)光現(xiàn)象。3．晶體三極管的測(cè)量晶體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)PNP管、NPN管結(jié)構(gòu)的原理，可以將三極管視為由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成，如圖4-10所示。4．變壓器線圈極性的判定Tr為被測(cè)變壓器，E為1.5V的干電池，N1為初級(jí)線圈，N2為次級(jí)線圈，K為開(kāi)關(guān)。將萬(wàn)用電表置于直流電壓1V或2.5V檔，接入N2。觀察開(kāi)關(guān)k\K閉合一瞬間電表指針的擺動(dòng)方向，若表針迅速向右擺動(dòng)又回到零點(diǎn)，則說(shuō)明a與c為同名端；否則，電表指針左擺，則a與c是異名端。4．變壓器線圈極性的判定Tr為被測(cè)變壓器，E為1.5V的干電池，N1為初級(jí)線圈，N2為次級(jí)線圈，K為開(kāi)關(guān)。將萬(wàn)用電表置于直流電壓1V或2.5V檔，接入N2。觀察開(kāi)關(guān)k\K閉合一瞬間電表指針的擺動(dòng)方向，若表針迅速向右擺動(dòng)又回到零點(diǎn)，則說(shuō)明a與c為同名端；否則，電表指針左擺，則a與c是異名端。5．電感器的檢測(cè)（1）電容器容量大小及質(zhì)量的判別（2）電解電容器的正、負(fù)極判別（3）變電容器的檢測(cè)6．電容器的檢測(cè)用萬(wàn)用表最小電阻檔（R×1檔，一般電感器的電感線圈的電阻值為幾Ω或幾十Ω）測(cè)量電感器的通斷。具體操作：萬(wàn)用電表的兩只表筆分別接觸電感器的接線端，若測(cè)得線圈的電阻遠(yuǎn)大于標(biāo)稱值或趨于無(wú)窮大，說(shuō)明電感器內(nèi)部斷路；若測(cè)得線圈的電阻遠(yuǎn)小于標(biāo)稱阻值或趨于0，說(shuō)明電感線圈內(nèi)部短路。4.3數(shù)字式萬(wàn)用電表4.3.1數(shù)字式萬(wàn)用電表結(jié)構(gòu)圖4.2.2MF500型萬(wàn)用電表1．晶體二極管的測(cè)量萬(wàn)用電表歐姆檔含內(nèi)置電源，把萬(wàn)用電表的表筆接觸到二極管的兩個(gè)引腳上，二極管兩端相當(dāng)于加上了電壓。二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很小；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。根據(jù)這一特性，用萬(wàn)用電表的歐姆檔測(cè)出二極管的正向電阻和反向電阻就可判斷它的極性及其質(zhì)量的好壞。4.3.2數(shù)字式萬(wàn)用電表的分類國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)數(shù)字式萬(wàn)用電表多達(dá)數(shù)百種，其分類方法也很多。如果按顯示器顯示結(jié)果的位數(shù)分，可分為三位半、五位、八位等；按A/D轉(zhuǎn)換方式可分為比較型和積分型等等。4.3.3數(shù)字式萬(wàn)用電表的性能特點(diǎn)1．顯示直觀2．測(cè)量速度快4．輸入阻抗高5．抗干擾能力強(qiáng)6．具有完善的保護(hù)功能4.3.4DT830型數(shù)字式萬(wàn)用電表13DT830型數(shù)字式萬(wàn)用電表面板圖1．DT830型數(shù)字式萬(wàn)用電表的主要技術(shù)指標(biāo)DT830型數(shù)字式萬(wàn)用電表基本檔共有28個(gè)：DCV：200mV、2V、20V、200V、1000VACV：200mV、2V、20V、200V、750VDCA：200μA、2mA、20mA、200mAACA：200μA、2mA、20mA、200mAΩ：200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ、20MΩ2.數(shù)字式萬(wàn)用電表的基本測(cè)量方法（1）直流電壓的測(cè)量將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至“DCV”區(qū)域內(nèi)合適的量程檔，紅表筆插入“V.Ω”插孔，黑表筆插入“COM”插孔，然后將電源開(kāi)關(guān)撥至“ON”位置，將表筆與被測(cè)電路并聯(lián)接入，顯示器將顯示被測(cè)電壓的值。在顯示直流電壓值的同時(shí)，同時(shí)也顯示紅表筆端的極性。（2）交流電壓的測(cè)量將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥到“ACV”區(qū)域內(nèi)合適的量程檔，表筆接法同直流電壓的測(cè)量。將電源開(kāi)關(guān)撥至“ON”的位置，即可進(jìn)行交流電壓的測(cè)量。（3）直流、交流電流的測(cè)量將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至“DCV”或“ACA”區(qū)域內(nèi)合適的量程檔，紅表筆接“mA”插孔（被測(cè)電流≤200mA）或接“10A”插孔（被測(cè)電流＞200mA）,黑表筆插入“COM”插孔，然后接通電源，將數(shù)字式萬(wàn)用電表串接于電路中，顯示器即顯示被測(cè)電流值，在顯示直流電流的同時(shí)，將顯示紅表筆端的極性（測(cè)直流電流時(shí)，不必考慮正、負(fù)極性，電表可自動(dòng)顯示極性）。（4）電阻的測(cè)量將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至“Ω”區(qū)域內(nèi)的合適量程檔，紅表筆接“Ω”插孔，黑表筆接“COM”插孔。接通電源，將兩表筆接于被測(cè)電阻兩端，顯示器將顯示被測(cè)電阻值。（5）二極管的測(cè)試將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至二極管符號(hào)“

”檔，紅表筆插入“V.Ω”，黑表筆插入“COM”插孔。接通電源，兩表筆接到被測(cè)二極管兩端或?qū)⒍O管插入三極管專用管座C和E孔，顯示器將顯示二極管正向壓降的mV值。當(dāng)二極管反向連接時(shí)，顯示超量程“1”標(biāo)志。（6）晶體三極管的測(cè)量將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至“hEF”位置（有的數(shù)字式萬(wàn)用電表為“NPN”或“PNP”標(biāo)識(shí)），接通電源，將三極管的三個(gè)管腳按被測(cè)管型的不同，分別插入“hEF”相應(yīng)的管座內(nèi)，此時(shí)顯示器將顯示出晶體管的放大系數(shù)hEF值。4.3.5數(shù)字式萬(wàn)用電表的應(yīng)用實(shí)例（1）線路通斷的檢測(cè)將功能量程選擇開(kāi)關(guān)撥至蜂嗚器位置，紅表筆接““V.Ω”插孔，黑表筆接“COM”插孔，接通電源。用表筆分別接于待測(cè)導(dǎo)體兩端，若被測(cè)電路電阻低于約30Ω，蜂嗚器發(fā)聲，表示線路是通的。若被測(cè)電路是開(kāi)路，蜂嗚器不發(fā)聲且顯來(lái)為“1”。（2）判別電源火線與零線數(shù)字式萬(wàn)用電表對(duì)電源火線、零線的判別