项目二 指针式万用电表Word格式.docx

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由液晶显示器显示被测量数值

一理论知识部分

（一）模拟式万用电表的结构和原理

1．模拟式万用电表的组成部分

万用表的组成部分：

磁电式直流电流表（表头）——测量机构，表盘，表箱，转换开关，表笔，分流电阻、分压电阻、整流装置（二级管）——测量线路，电池等。

能够测量直流电流，直流电压，交流电压和电阻等。

2．模拟式万用表的表头

（1）指针式仪表表头按工作原理分类

指针式仪表表头按工作原理可分为：

磁电式、电磁式、电动式、感应式等。

指针式仪表表头一般采用磁电式测量机构。

（2）磁电表仪表的结构和工作原理

如下图，它由固定部分和可动部分组成，固定部分包括永久磁铁，磁极和圆柱形铁心，可动部分包括矩形线圈，螺旋弹簧（游丝）和指针等。

矩形线圈由漆包线在铁心上绕制而成，转轴的头尾两端由钻石轴承支撑游丝有前后两个，它们的螺旋方向相反，当转轴转动时，一个游丝卷紧，另一个游丝放松，以使指针转动平稳，游丝的另一个作用是向线圈引导电流。

磁电表仪表的结构

通电线圈在磁场作用下产生旋转力，力矩大小与流经线圈的电流成正比，线圈的转动通过转轴带动指针偏转，当转动力矩与游丝产生的反作用力相等时，线圈停止转动，指针所指的位置即为被测电流的量值。

游丝的作用：

a产生反作用力矩；

b兼作电流引入动圈的引线。

（3）万用表表头的参数

万用表的表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表。

其两个主要参数如下：

①表头的灵敏度Ig——是指表头指针满刻度偏转时流过的直流值，这个值越小，表头灵敏度越高，大多数万用表的表头灵敏度在数十到数百微安之间，即μA数量级。

②表头内阻Rg——是指表头线圈漆包线的直流电阻。

这个值越高，电阻越大。

大多数万用表头内电阻在数百欧至数千欧之间。

表头灵敏度越高，内阻越大，万用表的性能就越好。

3．模式万用电表的基本测量电路

（1）测量直流电流电路

由于表头是一只微安级的电流表，因此，测量直流电流的电路。

实际上就是直流微安表扩大量程的电路。

并联分流器（电阻）扩大直流电流表的量程，使实际流过表头的电流仅为被测电流的一部分。

万用表直流电流档分流器电路接法，广泛采用闭路串并联式（也称闭路抽头式），常用的电路如下图一所示：

（图一）

R0：

补偿电阻

R1~R5：

分流电阻

（2）测量直流电压电路

一只内阻为Rg,满偏电流为Ig的表头。

本身就是一只量程为RgIg的电压表，但是其满偏转的电压降一般在几十毫伏至几百毫伏之间，也就是可测的量限即小又少（几十~几百mV）。

为测量大于表头端电压的电压值，采用串联电阻（称倍率电阻）的方法扩展其量程。

由多个倍率电阻构成倍率器。

常用的电路如下图二所示：

（图二）

Rs：

分流电阻

R14~R16：

倍率电阻

表头仍保持与电流档所用的各分流电阻Rs并联，然后串联倍率电阻。

为了节省元件，采用串联抽头式电路，低电压档是高电压档倍率电阻的抽头。

为了获得不同档级的不同电压灵敏度，采用混合式电路。

电压灵敏度是指接入点电流I的倒数，即：

kΩ/V。

低电压档电压灵敏度较高，接入点电流较小（如I=50μA）

高电压档电压灵敏度较低，接入点电流较大（如I=200μA）——

（1）

（3）测量交流电压电路

万用表的表头是一只直流微安表，要测量交流电，必须通过“整流电路”将交流电转换为直流电后，才能进行测量。

万用表的整流元件主要使用硅或锗二极管。

常用的电路如下图三所示：

（图三）

万用表整流电路有半波和全波（桥式）整流两种，标尺按正弦交流电压有效值刻度。

交流电压测量中，扩展量程用的倍率电阻结构与直流电压测量用的倍率电阻相同，一般都采用先降压后整流的方式。

在万用表的交流电压测量中，多数仪表的刻度盘标有二条交流电压测量的刻度，一条是≤15V非均匀刻度的交流电压档专用标度尺（一般为10

，有些表为5

），是为提高低电压测量精度而设置的；

另一条是≥15V均匀交流电压刻度，与直流电流、直流电压刻度共用。

由于二级管的伏安特性在正向小电压区域是非线性的，其导电率和整流效率都较差，因此将交流刻度按高、低分别绘制。

注意：

有些万用表为交流电压单独设刻度线，读数时不能看错。

一般万用表都是用最小量程的交流电压值（如10

）作为印制dB刻度的依据。

dB标度尺：

以分贝（dB）为单位，测量电路增益或衰减，即放大倍数用分贝表示。

（4）测量电阻电路

万用表测量直流电阻的电路是根据电源电压E不变，回路电阻增加一倍则电流降为一半的原理制作的。

殴姆中心值为Rz=

。

常见有两种结构形式：

a串联式；

b并联式。

常用的电路如下图四所示：

Rx：

被测电阻

（图四）Rs4：

Ω调零电位器

为了得到较精确读数，万用表都按十进制分档。

串联式电路常用的分档电路有：

分流式、抽头串阻式、提高电压式（R×

10K档，叠层电池有15V、9V）、抽头分流式（普通万用表普遍采用）。

抽头分流式是以高倍率档为基础，按实际需要引出抽头分档。

并联式电路用于万用表的低阻档（R×

1Ω档），可以测量阻值较小的电阻。

使用Ω档测量电阻前，应先进行Ω调零。

欧姆中心值（即欧姆表的中心阻值Rz）

当万用表的指针偏转至满刻度的一半，即刻度盘的几何中心位置时，所指示的电阻值称为中心阻值。

殴姆中心值恰好等于该量程的总内阻。

通常刻度盘中心标度的阻值是R×

1这一档的综合内阻（大多数为12Ω或24Ω）。

各档中心阻值等于该档的倍率乘以刻度盘中心标度值。

欧姆标度为不均匀的倒标度（指针满偏阻值为0）。

——

（2）

（二）模拟式万用电表的面板结构和技术指标

1．模拟式万用电表的面板结构

（1）表头指针和刻度盘

表头用于将电流转换成力矩使指针偏转。

刻度盘指针和刻度盘用于读取被测量的测量结果数据。

（2）表头指针的机械调零旋钮

用于调节万用表的指针。

万用表使之前，要观察指针是不是正确指在零点上（左侧），否则应调节该旋钮（用小螺刀）。

（3）电阻档调零电位器旋钮

用于调节欧姆表的各电阻档的调零方法是：

将红黑表笔短接，然后调节该旋钮，使指针准确指在欧姆刻度尺的零点上（右侧）。

当欧姆表切换倍率档后，还要重新进行欧姆调零。

（4）转换开关

用于选择万用表的测量项目和选择同一项目中的不同量程（或倍率）。

严禁在测量中拔动转换开关选择量程或改变测量项目，在测量高电压时更是如此。

这样可以避免电弧烧坏转换开关触点。

（5）表笔插孔和表笔

①标有“﹡”（或“－”）或“COM”的插孔用于接黑表笔，标有“+”的插孔接红表笔。

②专用红笔插孔，如“

”，当万用表要切换到

～10A档时以测量电流。

这时应把红表插到“

”孔中。

③红黑表笔在测量时的区别和用法。

A.测量直流电流时：

要将红黑表笔串接在被测支路中，让电路的电流，从万用表的红表笔流进，经万用表后，从黑表笔流出。

否则，指针会反偏，而造成指针撞弯。

B.测量直流电压时，要红黑表笔并联跨接在被测量电路或元件的量端，红笔接在高电位端，黑表笔接低电位端。

C．当事先无法确定被电路的电流流向或被测两点电位的高低时，可采用快速触碰法。

试测以后，以决定红黑表笔的连接。

2．模拟式万用电表的技术指标（以MF－30为例）

型号：

（1）测量项目和测量范围

MF－30万用表的测量项目和测量范围如下表一所示：

表一

测量范围

灵敏度

准确度

误差表示方法

直流电压

0~1V~5V~25V

20KΩ/V

2．5

以上量限百分数计

0~100V~500V

5KΩ/V

交流电压

0~10V~100V~500V

4．0

直流电流

0~50μA~0.5mA~5mA~50mA~500mA

直流电阻

Ω×

1，Ω×

10，Ω×

100，

1K，Ω×

10K

以标度尺长度百分数计

（2）准确度

MF－30万用表的准确度如上表一所示。

（3）电压灵敏度

电压灵敏度是指：

电压表测量每伏电压时的内阻值

如：

MF-30型万用表

直流电压灵敏度：

1~5~25伏20千欧/伏

100~500伏5千欧/伏

交流电压灵敏度：

10~100~500伏5千欧/伏

则某档电压表的内阻的计算方法是：

某挡电压表的内阻=该档量程×

电压灵敏度。

（三）万用表的使用常识和使用方法

1．万用表刻度尺的识读方法

（1）欧姆档标度尺——非均匀刻度[Ω]。

（2）交直流标度尺——均匀刻度[

，V，mA]。

（3）10V交流电压档专用标度尺——非均匀刻度[

]。

2．万用表的使用常识

（1）使用前认真阅读说明书，充分了解万用表的性能，正确理解表盘上各种符号和字母的含义及各标度尺的读法，了解和熟悉转换开关等部件的作用和用法。

（2）测量前观察表头指针是否处于零位（电压，电流，标度尺的零点）若不在零位，则应调整表头下方的机械调零旋钮，使其指零。

否则，测量结果将不准确。

（3）测量前根据被测量的性质和大小，把转换开关拨到合适的位置，量程的选择应尽量使表头指针偏转到刻度尺满度的2/3左右以上的区域，如果事先无法估计被测量的大小，可在测量中从最大量程的逐渐减小到合适的档次。

每当你拿起表笔准备测量时，一定要在核对一下测量项目，检查量程是否拨对，拨准。

（4）测量时要根据选好的测量项目和量程，明确应在哪一条标度尺上读数，并应清楚标度尺上一小格代表多大数值，读数时眼睛应位于指针正上方，对有弧行反射镜的表盘。

当看到指针以镜中像重合时，读数最准确。

一般情况下，除了应读出整数值处，还要根据指针的位置再估计读取一位数。

（5）测量完毕应将转换开关拨到最高交流电压档，防止下次测量时不慎损坏表头。

这样做也可以避免在欧姆档，两只表笔偶然相碰短路，消耗表内的电池。

（6）表内电池的电能一但消耗过度，要及时更换，长期不用的万用表，应将表内电池取出，以防电池因存放过久变质，漏出的电解液腐蚀表内机件。

3．万用表的基本使用方法

（1）交流电压的测量方法和注意事项

①测量之前，须将转换开关拨到对应的交流电压档。

②将表笔并联在被测电路或被测元件两端。

③严禁在测量中拨动转换开关选择量程。

④测量高电压时，要注意安全。

⑤万用表交流电压标度尺是按正弦交流电的有效值来刻度的，如果被测量不是正弦量时，误差会很大，这时的测量数据只能做参考。

⑥万用表都标明使用频率范围，一般为45~1000HZ。

如果被测交流电压频率超过了这个范围，测量误差会增大，这时的数据也只能做参考。

（2）直流电压的测量方法和注意事项

直流电压的测量方法和注意事项与测量交流电压基本相同，下面介绍不同之处。

①必须注意表笔的正、负极性，红笔接在高电位端，黑表笔接低电位端。

②当事先无法确定被电路中被测两点的电位高低时，可采用快速触碰法。

（3）直流电流的测量方法和注意事项

①测量时必须先断开被测支路，然后串入电流表。

②要让电路的电流，从万用表的红表笔流进，经万用表后，从黑表流出。

③当事先无法确定被支路的电流流向时，可采用快速触碰法。

（4）电阻的测量方法和注意事项

①严禁在被测电路带电的情况下测量电阻。

②测量电阻时直接将表笔跨接在被测电阻或电路两端。

③测量前或每次更换倍率档时，都应重新调整欧姆零点。

④测量电阻时，应选择适当的倍率档，尽可能使指针指在中心刻度附近。

⑤测量中不允许用手同时触及被测电阻两端。

（5）二极管的判别及检测

①相关知识

a．二极管的特性（PN结的特性）——单向导电性。

b．万用表拨到欧姆档（一般用×

100或×

1K档）。

c．万用表在欧姆档时，黑表笔与表内电池正极相连，为高电位，红表笔与表内电池负极相连为低电位。

②判别方法

用红黑表笔分别与二极管的两极相连，测出两个数值，在所测得阻值较小的一次，说明二极管处于导通状态，此时与黑表笔相接的一端即为二极管的正极。

同理，在所测得阻值较大的一次，与黑表笔相接的一端即为二极管的负极。

如果测得的正反向电阻均很小，说明二极管内部短路；

若正反向电阻均很大，说明二极管内部断路。

（6）三极管的判别

a．同二极管判别的相关知识。

b．三极管的类型与结构示意图

c．三极管共射极放大电路

a．判别三极管的基极和类型

用万用表的×

1K档，将黑表笔接触某一管脚，红表笔分别接另外两管脚，如果测得的电阻值很小（几干欧以下），则与黑表笔接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管是NPN型管。

如果红表笔接触某一管脚，黑表笔分别接另外两管脚，如果测得的电阻值很小（几干欧以下），则与红表笔接触的那一管脚是基极，同时可知此三极管是PNP型管。

用上述方法既判定了三极管的基极，又判定了三极管的类型。

b．判断三极管的集电极和发射极

以NPN型三极管为例，确定基极后，假定其余两只脚中的一只是集电极，将黑表笔接到此脚上，红表笔接到假定的发射极上。

用手指把假设的集电极和已确定的基极捏起来（但不要相碰），看表针指示，并记下此阻值的读数。

然后再作相反的假设，即把原来假设为集电极的脚假设为发射极，用同样的测试并记下此阻值的读数。

比较两次读数的大小，其中读数小的（指针偏转大的）那次所作的假设是对的，即黑表笔接的那只脚是集电极，剩下的一只脚便是发射极。

二技能训练：

附件：

电子测量技能训练

四、模拟式万用电表

（1）

五、模拟式万用电表

（2）

六、模拟式万用表（3）

七、模拟式万用表（4）

技能综合练习

（二）

技能综合测试卷

（二）