万用表说明大全
万用表又叫多用表、三用表、复用表,是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)。
1.万用表的结构(500型)
万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。
(1)表头:它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表,万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值,这个值越小,表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大,其性能就越好。表头上有四条刻度线,它们的功能如下:第一条(从上到下)标有R或Ω,指示的是电阻值,转换开关在欧姆挡时,即读此条刻度线。第二条标有∽和VA,指示的是交、直流电压和直流电流值,当转换开关在交、直流电压或直流电流挡,量程在除交流10V以外的其它位置时,即读此条刻度线。第三条标有10V,指示的是10V的交流电压值,当转换开关在交、直流电压挡,量程在交流10V时,即读此条刻度线。第四条标有dB,指示的是音频电平。
(2)测量线路
测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路,它由电阻、半导体元件及电池组成
它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程,经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。
(3)转换开关
其作用是用来选择各种不同的测量线路,以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个,分别标有不同的档位和量程。
2.符号含义
(1)∽ 表示交直流
(2) V-2.5KV 4000Ω/V 表示对于交流电压及2.5KV的直流电压挡,其灵敏度为4000Ω/V
(3)A-V-Ω 表示可测量电流、电压及电阻
(4)45-65-1000Hz 表示使用频率范围为1000 Hz以下,标准工频范围为45-65Hz
(5)2000Ω/V DC 表示直流挡的灵敏度为2000Ω/V
钳表和摇表盘上的符号与上述符号相似(其他因为符号格式不对不能全部写上『表示磁电系整流式有机械反作用力仪表 『表示三级防外磁场『表示水平放置)))
3.万用表的使用
(1)熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。
(2)进行机械调零。
(3)根据被测量的种类及大小,选择转换开关的挡位及量程,找出对应的刻度线。
(4)选择表笔插孔的位置。
(5)测量电压:测量电压(或电流)时要选择好量程,如果用小量程去测量大电压,则会有烧表的危险;如果用大量程去测量小电压,那么指针偏转太小,无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时,应先选择最高量程挡,然后逐渐减小到合适的量程。
a交流电压的测量:将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡,另一个转换开关置于交流电压的合适量程上,万用表两表笔和被测电路或负载并联即可。
b直流电压的测量:将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡,另一个转换开关置于直流电压的合适量程上,且“+”表笔(红表笔)接到高电位处,“-”表笔(黑表笔)接到低电位处,即让电流从“+”表笔流入,从“-”表笔流出。若表笔接反,表头指针会反方向偏转,容易撞弯指针。
(6)测电流:测量直流电流时,将万用表的一个转换开关置于直流电流挡,另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上,电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路,然后按照电流从“+”到“-”的方向,将万用表串联到被测电路中,即电流从红表笔流入,从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联,则因表头的内阻很小,会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下:
实际值=指示值×量程/满偏
(7)测电阻:用万用表测量电阻时,应按下列方法操作:
a选择合适的倍率挡。万用表欧姆挡的刻度线是不均匀的,所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜,且指针越接近刻度尺的中间,读数越准确。一般情况下,应使指针指在刻度尺的1/3~2/3间。
b欧姆调零。测量电阻之前,应将2个表笔短接,同时调节“欧姆(电气)调零旋钮”,使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位,说明电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡,都要再次进行欧姆调零,以保证测量准确。
c读数:表头的读数乘以倍率,就是所测电阻的电阻值。
(8)注意事项
a在测电流、电压时,不能带电换量程
b选择量程时,要先选大的,后选小的,尽量使被测值接近于量程
c测电阻时,不能带电测量。因为测量电阻时,万用表由内部电池供电,如果带电测量则相当于接入一个额外的电源,可能损坏表头。
d用毕,应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。
4.数字万用表
现在,数字式测量仪表已成为主流,有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比,数字式仪表灵敏度高,准确度高,显示清晰,过载能力强,便于携带,使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例,简单介绍其使用方法和注意事项。
(1)使用方法
a使用前,应认真阅读有关的使用说明书,熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.
b将电源开关置于ON位置。
c交直流电压的测量:根据需要将量程开关拨至DCV(直流)或ACV(交流)的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔,并将表笔与被测线路并联,读数即显示。
d交直流电流的测量:将量程开关拨至DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程,红表笔插入mA孔(<200mA时)或10A孔(>200mA时),黑表笔插入COM孔,并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时,数字万用表能自动显示极性。
e电阻的测量:将量程开关拨至Ω的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值,万用表将显示“1”,这时应选择更高的量程。测量电阻时,红表笔为正极,黑表笔为负极,这与指针式万用表正好相反。因此,测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时,必须注意表笔的极性。
(2).使用注意事项
a如果无法预先估计被测电压或电流的大小,则应先拨至最高量程挡测量一次,再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕,应将量程开关拨到最高电压挡,并关闭电源。
b满量程时,仪表仅在最高位显示数字“1”,其它位均消失,这时应选择更高的量程。
c测量电压时,应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联,测直流量时不必考虑正、负极性。
d当误用交流电压挡去测量直流电压,或者误用直流电压挡去测量交流电压时,显示屏将显示“000”,或低位上的数字出现跳动。
e禁止在测量高电压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时换量程,以防止产生电弧,烧毁开关触点。
f当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时,表示电池电压低于工作电压。
二、摇表
摇表又称兆欧表,是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表,它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱(即L:线路端、E:接地端、G:屏蔽端)组成。
1.摇表的选用原则
(1)额定电压等级的选择。一般情况下,额定电压在500V以下的设备,应选用500V或1000V的摇表;额定电压在500V以上的设备,选用1000V~2500V的摇表。
(2)电阻量程范围的选择。摇表的表盘刻度线上有两个小黑点,小黑点之间的区域为准确测量区域。所以在选表时应使被测设备的绝缘电阻值在准确测量区域内。
2.摇表的使用
(1)校表。测量前应将摇表进行一次开路和短路试验,检查摇表是否良好。将两连接线开路,摇动手柄,指针应指在“∞”处,再把两连接线短接一下,指针应指在“0”处,符合上述条件者即良好,否则不能使用。
(2)被测设备与线路断开,对于大电容设备还要进行放电。
(3)选用电压等级符合的摇表。
(4)测量绝缘电阻时,一般只用“L”和“E”端,但在测量电缆对地的绝缘电阻或被测设备的漏电流较严重时,就要使用“G”端,并将“G”端接屏蔽层或外壳。线路接好后,可按顺时针方向转动摇把,摇动的速度应由慢而快,当转速达到每分钟120转左右时(ZC-25型),保持匀速转动,1分钟后读数,并且要边摇边读数,不能停下来读数。
(5)拆线放电。读数完毕,一边慢摇,一边拆线,然后将被测设备放电。放电方法是将测量时使用的地线从摇表上取下来与被测设备短接一下即可(不是摇表放电)。
4.注意事项
(1)禁止在雷电时或高压设备附近测绝缘电阻,只能在设备不带电,也没有感应电的情况下测量。
(2)摇测过程中,被测设备上不能有人工作。
(3)摇表线不能绞在一起,要分开。
(4)摇表未停止转动之前或被测设备未放电之前,严禁用手触及。拆线时,也不要触及引线的金属部分。
(5)测量结束时,对于大电容设备要放电。
(6)要定期校验其准确度。
三、钳表
钳表是一种用于测量正在运行的电气线路的电流大小的仪表,可在不断电的情况下测量电流。
1.结构及原理
钳表实质上是由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成。
2.使用方法
(1)测量前要机械调零
(2)选择合适的量程,先选大,后选小量程或看铭牌值估算。
(3)当使用最小量程测量,其读数还不明显时,可将被测导线绕几匝,匝数要以钳口中央的匝数为准,则读数=指示值×量程 / 满偏×匝数
(4)测量时,应使被测导线处在钳口的中央,并使钳口闭合紧密,以减少误差。
(5)测量完毕,要将转换开关放在最在量程处。
3.注意事项
(1)被测线路的电压要低于钳表的额定电压。
(2)测高压线路的电流时,要戴绝缘手套,穿绝缘鞋,站在绝缘垫上。
(3)钳口要闭合紧密不能带电换量程。
万用表的使用的注意事项
(1)在使用万用表之前,应先进行“机械调零”,即在没有被测电量时 ,使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。
(2)在使用万用表过程中,不能用手去接触表笔的金属部分 ,这样一方面可以保证测量的准确,另一方面也可以保证人身安全。
(3)在测量某一电量时,不能在测量的同时换档,尤其是在测量高电压或大电流时 ,更应注意。否则,会使万用表毁坏。如需换挡,应先断开表笔,换挡后再去测量。
(4)万用表在使用时,必须水平放置,以免造成误差。同时, 还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。
(5)万用表使用完毕,应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用 ,还应将万用表内部的电池取出来,以免电池腐蚀表内其它器件。
欧姆挡的使用
一、选择合适的倍率。在欧姆表测量电阻时,应选适当的倍率,使指针指示在中值附近。最好不使用刻度左边三分之一的部分,这部分刻度密集很差。
二、使用前要调零。
三、不能带电测量。
四、被测电阻不能有并联支路。
五、测量晶体管、电解电容等有极性元件的等效电阻时,必须注意两支笔的极性。
六、用万用表不同倍率的欧姆挡测量非线性元件的等效电阻时,测出电阻值是不相同的。这是由于各挡位的中值电阻和满度电流各不相同所造成的,机械表中,一般倍率越小,测出的阻值越小。
万用表测直流时
一、进行机械调零。
二、选择合适的量程档位。
三、使用万用表电流挡测量电流时,应将万用表串联在被子测电路中,因为只有串连接才能使流过电流表的电流与被测支路电流相同 。测量时,应断开被测支路 ,将万用表红、黑表笔串接在被断开的两点之间。特别应注意电流表不能并联接在被子测电路中 ,这样做是很危险的,极易使万表烧毁。
四、注意被测电量极性。
五、正确使用刻度和读数。
六、当选取用直流电流的2.5A挡时,万用表红表笔应插在2.5A测量插孔内 ,量程开关可以置于直流电流挡的任意量程上。
七、如果被子测的直流电流大于2.5A,则可将2.5A挡扩展为5A挡 。方法很简单,使用者可以在“2.5A”插孔和黑表笔插孔之间接入一支0.24欧姆的电阻 ,这样该挡位就变成了5A电流挡了。接入的0.24A电阻应选取用2W以上的线绕电阻,如果功率太小会使之烧毁。
目前的万用表分为指针式和数字式,它们各有方便之处,很难说谁好谁坏,最好是能够备有指针和数字式的各一个。业余电子制作有一个指针式的MF30型万用表也就可以了,这可是一种经典型号。还有元老级的MF500型万用表,廉价的MF50万用表,一般都可以在电讯商店买到。
万用表的三个基本功能是测量电阻、电压、电流,所以老前辈们叫它三用表。 现在的万用表添加了好多新功能,尤其是数字式万用表,如测量电容值,三极管放大倍数,二极管压降等,更有一种会说话的数字万用表,能把测量结果用语言播报出来。(其实不是很难,Bitbaby曾有一度很想用单片机和语音电路做一个:-)
数字式万用表也有许多经典型号,如DT830C,DT830C,DT890D等,后面的后缀表示功能上的区别,其中DT830C已经买到了三十多元一个,够便宜的。 Bitbaby在学校里装过一个MF50的万用表,电路原理并不复杂,只是那么多的元件没有印刷板来固定,而是直接焊在接线板上,自己装对初学者来说还是麻烦了点。
万用表最大的特点是有一个量程转换开关,各中功能就是靠这个开关来切换的。基本上,用A-来表示测直流电流,一般毫安档和安培档各又分几档。V-表示测直流电压,高级点的万用表有毫伏档,电压档也分几档。V~是用来测交流电压的。A~测交流电流。
Ω欧姆档测电阻,对于指针式万用表,每换一次电阻档还要做一次调零。调零就是把万用表的红表笔和黑表笔搭在 一起,然后转动调零钮,使指针指向零的位置。hFE是测量三极管的电流放大系数的,只要把三极管的三个管脚插入万用表面板上对应的孔中,就能测出hFE值。注意PNP、NPN是不同的。
以下以MF30型万用表为例,说明万用表的读数。第一条刻度线是电阻值指示,最左端是无穷大,右端为零,当中刻度不均匀。电阻档有R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K各档,分别说明刻度的指示再要乘上的倍数,才得到实际的电阻值(单位为欧姆)。
例如用R×100档测一电阻,指针指示为“10”,那么它的电阻值为10×100=1000,即1K。第二条刻度线是500V档和500mA档共用,需要注意的是电压档、电流档的指示原理不同于电阻档, 例如5V档表示该档只能测量5V以下的电压,500mA档只能测量500mA以下的电流,若是超过量程,就会损坏万用表。
注意事项: 万用表使用时应该水平着放。红表笔插在+孔内,黑表笔插入-孔内。 测试电流就用电流档,而不能误用电压档、电阻挡,其他同理,否则轻则烧万用表内的保险丝,重则损坏表头。事先不知道量程, 就选用最大量程尝试着测量,然后断开测量电路再换档,切不可在线的情况下转换量程。有表针迅速偏转到底的情况,应该立即断开电路,进行检查。
最后还有一个规矩,就是约定用完后的万用表要把量程开关拨到交流电压最高档,以防别人不慎测量220V市电电压而损坏。记住这个老前辈们留下的优良传统呦!
关于用万用表检查元器件的技巧将另文详述。
万用表使用与原理
“万用表”是万用电表的简称,它是我们电子制作中一个必不可少的工具。万用表能测量电流、电压、电阻、有的还可以测量三极管的放大倍数,频率、电容值、逻辑电位、分贝值等。万用表有很多种,现在最流行的有机械指针式的和数字式的万用表(见图)。它们各有优点。对于电子初学者,建议使用指针式万用表,因为它对我们熟悉一些电子知识原理很有帮助。下面我们介绍一些机械指针式万用表的原理和使用方法。
万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)做表头。当微小电流通过表头,就会有电流指示。但表头不能通过大电流,所以,必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压,从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。
l 测直流电流原理。
如图1a所示,在表头上并联一个适当的电阻(叫分流电阻)进行分流,就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值,就能改变电流测量范围。
l 测直流电压原理。
如图1b所示,在表头上串联一个适当的电阻(叫倍增电阻)进行降压,就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值,就能改变电压的测量范围。
l 测交流电压原理。
如图1c所示,因为表头是直流表,所以测量交流时,需加装一个并、串式半波整流电路,将交流进行整流变成直流后再通过表头,这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。
l 测电阻原理。
如图1d所示,在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使电流通过被测电阻,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值,就能改变电阻的量程。
万用表的使用
万用表的测量范围如下:
l 直流电压:分5档—0-6V;0-30V;0-150V;0-300V;0-600V。
l 交流电压:分5档—0-6V;0-30V;0-150V;0-300V;0-600V
l 直流电流:分3档—0-3mA;0-30mA;0-300mA。
l 电阻:分5档—R*1;R*10;R*100;R*1K;R*10K
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测量电阻:--先将表棒搭在一起短路,使指针向右偏转转,随即调整“Ω”调零旋钮,使指针恰好指到0。然后将两根表棒分别接触被测电阻(或电路)两端,读出指针在欧姆刻度线(第一条线)上的读数,再乘以该档标的数字,就是所测电阻的阻值。例如用R*100挡测量电阻,指针指在80,则所测得的电阻值为80*100=8K。由于“Ω”刻度线左部读数较密,难于看准,所以测量时应选择适当的欧姆档。使指针在刻度线的中部或右部,这样读数比较清楚准确。每次换档,都应重新将两根表棒短接,重新调整指针到零位,才能测准。
万用表(以105型为例)的表盘如右图所示。通过转换开关的旋钮来改变测量项目和测量量程。机械调零旋钮用来保持指针在静止处在左零位。“Ω”调零旋钮是用来测量电阻时使指针对准右零位,以保证测量数值准确。 |
测量直流电压:--首先估计一下被测电压的大小,然后将转换开关拨至适当的V量程,将正表棒接被测电压“+”端,负表棒接被测量电压“-”端。然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC-”刻度线(第二条线)上的指针所指数字,来读出被测电压的大小。如用V300伏档测量,可以直接读0-300的指示数值。如用V30伏档测量,只须将刻度线上300这个数字去掉一个“0”,看成是30,再依次把200、100等数字看成是20、10既可直接读出指针指示数值。例如用V6伏档测量直流电压,指针指在15,则所测得电压为1.5伏。
测量直流电流:--先估计一下被测电流的大小,然后将转换开关拨至合适的mA量程,再把万用表串接在电路中,如图所示。同时观察标有直流符号“DC”的刻度线,如电流量程选在3mA档,这时,应把表面刻度线上300的数字,去掉两个“0”,看成3,又依次把200、100看成是2、1,这样就可以读出被测电流数值。例如用直流3mA档测量直流电流,指针在100,则电流为1mA。
测量交流电压:--测交流电压的方法与测量直流电压相似,所不同的是因交流电没有正、负之分,所以测量交流时,表棒也就不需分正、负。读数方法与上述的测量直流电压的读法一样,只是数字应看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置。
使用万用表的注意事项
万用表是比较精密的仪器,如果使用不当,不仅造成测量不准确且极易损坏。但是,只要我们掌握万用表的使用方法和注意事项,谨慎从事,那么万用表就能经久耐用。使用万用表是应注意如下事项:
l 测量电流与电压不能旋错档位。如果误将电阻档或电流档去测电压,就极易烧坏电表。万用表不用时,最好将档位旋至交流电压最高档,避免因使用不当而损坏。
l 测量直流电压和直流电流时,注意“+”“-”极性,不要接错。如发现指针开反转,既应立即调换表棒,以免损坏指针及表头。
l 如果不知道被测电压或电流的大小,应先用最高档,而后再选用合适的档位来测试,以免表针偏转过度而损坏表头。所选用的档位愈靠近被测值,测量的数值就愈准确。
l 测量电阻时,不要用手触及元件的裸体的两端(或两支表棒的金属部分),以免人体电阻与被测电阻并联,使测量结果不准确。
l 测量电阻时,如将两支表棒短接,调“零欧姆”旋钮至最大,指针仍然达不到0点,这种现象通常是由于表内电池电压不足造成的,应换上新电池方能准确测量。
l 万用表不用时,不要旋在电阻档,因为内有电池,如不小心易使两根表棒相碰短路,不仅耗费电池,严重时甚至会损坏表头。
万用表各挡量程选择及测量误差分析
用万用表进行测量时会带来一定的误差。这些误差有些是仪表本身的准确度等级所允许的最大绝对误差。有些是调整、使用不当带来的人为误差。正确了解万用表的特点以及测量误差产生的原因,掌握正确的测量技术和方法,就可以减小测量误差。
人为读数误差是影响测量精度的原因之一。它是不可避免的,但可以尽量减小。因此,使用中要特别注意以下几点:1测量前要把万用表水平放置,进行机械调零;2读数时眼睛要与指针保持垂直;3测电阻时,炕灰淮蔚捕家械髁恪5鞑坏搅闶币恍碌绯兀?测量电阻或高压时,不能用手捏住表笔的金属部位,以免人体电阻分流,增大测量误差或触电;5在测量RC电路中的电阻时,要切断电路中的电源,并把电容器储存的电泄放完,然后再进行测量。在排除了人为读数误差以后,我们对其他误差进行一些分析。
1.万用表电压、电流挡量程选择与测量误差
万用表的准确度等级一般分为0.1、0.5、1.5、2.5、5等几个等级。直流电压、电流,交流电压、电流等各挡,准确度(精确度)等级的标定是由其最大绝对允许误差 △X与所选量程满度值的百分数表示的。以公式表示:A%=(△X/满度值)×100%…… 1
(1)采用准确度不同的万用表测量同一个电压所产生的误差
例如:有一个10V标准电压,用100V挡、0.5级和15V挡、2.5级的两块万用表测量,问哪块表测量误差小?
解:由1式得:第一块表测:最大绝对允许误差
△X1=±0.5%×100V=±0.50V。
第二块表测:最大绝对允许误差
△X2=±2.5%×l5V=±0.375V。
比较△X1和△X2可以看出:虽然第一块表准确度比第二块表准确度高,但用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。因此,可以看出,在选用万用表时,并非准确度越高越好。有了准确度高的万用表,还要选用合适的量程。只有正确选择量程,才能发挥万用表潜在的准确度。
(2)用一块万用表的不同量程测量同一个电压所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其准确度为2.5级,选用100V挡和25V挡测量一个23V标准电压,问哪一挡误差小?
解:100V挡最大绝对允许误差:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。
25V挡最大绝对允许误差:△X(25)=±2.5%×25V=±0.625V。由上面的解可知:
用100V挡测量23V标准电压,在万用表上的示值在20.5V-25.5V之间。用25V挡测量23V标准电压,在万用表上的示值在22.375V-23.625V之间。由以上结果来看,△X(100)大于△X(25),即100V挡测量的误差比25V挡测量的误差大得多。因此,一块万用表测量不同电压时,用不同量程测量所产生的误差是不相同的。在满足被测信号数值的情况下,应尽量选用量程小的挡。这样可以提高测量的精确度。
(3)用一块万用表的同一个量程测量不同的两个电压所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其准确度为2.5级,用100V挡测量一个20V和80V的标准电压,问哪一挡误差小?
解:最大相对误差:△A%=最大绝对误差△X/被测标准电压调×100%,100V挡的最大绝对误差△X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。
对于20V而言,其示值介于17.5V-22.5V之间。其最大相对误差为:A(20)%=(±2.5V/20V)×100%=±12.5%。
对于80V而言,其示值介于77.5V-82.5V之间。其最大相对误差为:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%。
比较被测电压20V和80V的最大相对误差可以看出:前者比后者的误差大的多。因此,用一块万用表的同一个量程测量两个不同电压的时候,谁离满挡值近,谁的准确度就高。所以,在测量电压时,应使被测电压指示在万用表量程的2/3以上。只有这样才能减小测量误差。
2.电阻挡的量程选择与测量误差
电阻挡的每一个量程都可以测量0~∞的电阻值。欧姆表的标尺刻度是非线性、不均匀的倒刻度。是用标尺弧长的百分数来表示的。而且各量程的内阻等于标尺弧长的中心刻度数乘倍率,称作“中心电阻”。也就是说,被测电阻等于所选挡量程的中心电阻时,电路中流过的电流是满度电流的一半。指针指示在刻度的中央。其准确度用下式表示:
R%=(△R/中心电阻)×100%……2
(1)用一块万用表测量同一个电阻时,选用不同的量程所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其Rxl0挡的中心电阻为250Ω;R×l00挡的中心电阻为2.5kΩ。准确度等级为2.5级。用它测一个500Ω的标准电阻,问用R×l0挡与R×100挡来测量,哪个误差大?解:由2式得:
R×l0挡最大绝对允许误差△R(10)=中心电阻×R%=250Ω×(±2.5)%=±6.25Ω。用它测量500Ω标准电阻,则500Ω标准电阻的示值介于493.75Ω~506.25Ω之间。最大相对误差为:±6.25÷500Ω×100%=±1.25%。
R×l00挡最大绝对允许误差△R(100)=中心电阻×R%2.5kΩ×(±2.5)%=±62.5Ω。用它测量500Ω标准电阻,则500Ω标准电阻的示值介于437.5Ω~562.5Ω之间。最大相对误差为:±62.5÷500Ω×100%=±10.5%。
由计算结果对比表明,选择不同的电阻量程,测量产生的误差相差很大。因此,在选择挡位量程时,要尽量使被测电阻值处于量程标尺弧长的中心部位。测量精度会高一些。
如何借助万用表检测可控硅
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种,都是三个电极。单向可控硅有阴极(K)、阳极(A)、控制极(G)。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连,其引出端称T2极,其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连,其引出端称T2极,剩下则为控制极(G)。
1、单、双向可控硅的判别:先任测两个极,若正、反测指针均不动(R×1挡),可能是A、K或G、A极(对单向可控硅)也可能是T2、T1或T2、G极(对双向可控硅)。若其中有一次测量指示为几十至几百欧,则必为单向可控硅。且红笔所接为K极,黑笔接的为G极,剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧,则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R×1或R×10挡复测,其中必有一次阻值稍大,则稍大的一次红笔接的为G极,黑笔所接为T1极,余下是T2极。
2、性能的差别:将旋钮拨至R×1挡,对于1~6A单向可控硅,红笔接K极,黑笔同时接通G、A极,在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极,指针应指示几十欧至一百欧,此时可控硅已被触发,且触发电压低(或触发电流小)。然后瞬时断开A极再接通,指针应退回∞位置,则表明可控硅良好。
对于1~6A双向可控硅,红笔接T1极,黑笔同时接G、T2极,在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极,指针应指示为几十至一百多欧(视可控硅电流大小、厂家不同而异)。然后将两笔对调,重复上述步骤测一次,指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧,则表明可控硅良好,且触发电压(或电流)小。
若保持接通A极或T2极时断开G极,指针立即退回∞位置,则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量,对于单向可控硅,闭合开关K,灯应发亮,断开K灯仍不息灭,否则说明可控硅损坏。
对于双向可控硅,闭合开关K,灯应发亮,断开K,灯应不息灭。然后将电池反接,重复上述步骤,均应是同一结果,才说明是好的。否则说明该器件已损坏。
用万用表判断电容器质量
视电解电容器容量大小,通常选用万用表的R×10、R×100、R×1K挡进行测试判断。红、黑表笔分别接电容器的负极(每次测试前,需将电容器放电),由表针的偏摆来判断电容器质量。若表针迅速向右摆起,然后慢慢向左退回原位,一般来说电容器是好的。如果表针摆起后不再回转,说明电容器已经击穿。如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位,则说明电容器已经漏电。如果表针摆不起来,说明电容器电解质已经干涸推失去容量。
有些漏电的电容器,用上述方法不易准确判断出好坏。当电容器的耐压值大于万用表内电池电压值时,根据电解电容器正向充电时漏电电流小,反向充电时漏电电流大的特点,可采用R×10K挡,对电容器进行反向充电,观察表针停留处是否稳定(即反向漏电电流是否恒定),由此判断电容器质量,准确度较高。黑表笔接电容器的负极,红表笔接电容器的正极,表针迅速摆起,然后逐渐退至某处停留不动,则说明电容器是好的,凡是表针在某一位置停留不稳或停留后又逐渐慢慢向右移动的电容器已经漏电,不能继续使用了。表针一般停留并稳定在50-200K刻度范围内。
仅用万用表作为检测工具的集成电路的检测方法
虽说集成电路代换有方,但拆卸毕竟较麻烦。因此,在拆之前应确切判断集成电路是否确实已损坏及损坏的程度,避免盲目拆卸。本文介绍了仅用万用表作为检测工具的不在路和在路检测集成电路的方法和注意事项。文中所述在路检测的四种方法(直流电阻、电压、交流电压和总电流的测量)是业余维修中实用且常用的检测法。这里,也希望大家提供其他实用的(集成电路和元器件)判别检测经验。
一、不在路检测
这种方法是在IC未焊入电路时进行的,一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值,并和完好的IC进行比较。
二、在路检测
这是一种通过万用表检测IC各引脚在路(IC在电路中)直流电阻、对地交直流电压以及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换IC的局限性和拆卸IC的麻烦,是检测IC最常用和实用的方法。
1.在路直流电阻检测法
这是一种用万用表欧姆挡,直接在线路板上测量IC各引脚和外围元件的正反向直流电阻值,并与正常数据相比较,来发现和确定故障的方法。测量时要注意以下三点:
(1)测量前要先断开电源,以免测试时损坏电表和元件。
(2)万用表电阻挡的内部电压不得大于6V,量程最好用R×100或R×1k挡。
(3)测量IC引脚参数时,要注意测量条件,如被测机型、与IC相关的电位器的滑动臂位置等,还要考虑外围电路元件的好坏。
2.直流工作电压测量法
这是一种在通电情况下,用万用表直流电压挡对直流供电电压、外围元件的工作电压进行测量;检测IC各引脚对地直流电压值,并与正常值相比较,进而压缩故障范围,找出损坏的元件。测量时要注意以下八点:
(1)万用表要有足够大的内阻,至少要大于被测电路电阻的10倍以上,以免造成较大的测量误差。
(2)通常把各电位器旋到中间位置,如果是电视机,信号源要采用标准彩条信号发生器。
(3)表笔或探头要采取防滑措施。因任何瞬间短路都容易损坏IC。可采取如下方法防止表笔滑动:取一段自行车用气门芯套在表笔尖上,并长出表笔尖约0.5mm左右,这既能使表笔尖良好地与被测试点接触,又能有效防止打滑,即使碰上邻近点也不会短路。
(4)当测得某一引脚电压与正常值不符时,应根据该引脚电压对IC正常工作有无重要影响以及其他引脚电压的相应变化进行分析,才能判断IC的好坏。
(5)IC引脚电压会受外围元器件影响。当外围元器件发生漏电、短路、开路或变值时,或外围电路连接的是一个阻值可变的电位器,则电位器滑动臂所处的位置不同,都会使引脚电压发生变化。
(6)若IC各引脚电压正常,则一般认为IC正常;若IC部分引脚电压异常,则应从偏离正常值最大处入手,检查外围元件有无故障,若无故障,则IC很可能损坏。
(7)对于动态接收装置,如电视机,在有无信号时,IC各引脚电压是不同的。如发现引脚电压不该变化的反而变化大,该随信号大小和可调元件不同位置而变化的反而不变化,就可确定IC损坏。
(8)对于多种工作方式的装置,如录像机,在不同工作方式下,IC各引脚电压也是不同的。
3.交流工作电压测量法
为了掌握IC交流信号的变化情况,可以用带有dB插孔的万用表对IC的交流工作电压进行近似测量。检测时万用表置于交流电压挡,正表笔插入dB插孔;对于无dB插孔的万用表,需要在正表笔串接一只0.1~0.5μF隔直电容。该法适用于工作频率比较低的IC,如电视机的视频放大级、场扫描电路等。由于这些电路的固有频率不同,波形不同,所以所测的数据是近似值,只能供参考。
4.总电流测量法
该法是通过检测IC电源进线的总电流,来判断IC好坏的一种方法。由于IC内部绝大多数为直接耦合,IC损坏时(如某一个PN结击穿或开路)会引起后级饱和与截止,使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判断IC的好坏。也可用测量电源通路中电阻的电压降,用欧姆定律计算出总电流值。
以上检测方法,各有利弊,在实际应用中最好将各种方法结合起来,灵活运用。
正确选择万用表
精度引用误差就是仪表的基本误差,只有它才能代表仪表的精度。
根据国家标准GB776-76的规定,电工仪表的精度等级分为七级,它们与引用误差的关系列于表1中。
表1
通常精度为0.l、0.2级的仪表作为标准仪表或用于精密测量;0.3-1.0级为电气工作实验用。万用表的精度范围在1.0-2.5级。1.0-1.5级为高精度万用表(如 MF18、MF12等),价格相应较高;一般万用表多为2.5级(如 MF30)。
灵敏度
灵敏度是表示仪表对微弱能量作出反应程度大小的技术指标。由于驱动仪表测量机构偏转的能量是取自被测电路中的电流,所以,如果仪表指针较大幅度的偏转而用了较小的能量,它的灵敏度也就较高。
万用表的灵敏度可分为直流电压灵敏度、交流电压灵敏度和表头灵敏度三个指标。其中直流电压灵敏度是主要指标。交流电压灵敏度由于表路设计因素,一般低于直流电压灵敏度。它们被分别以每伏多少欧(Ω/V)标印在表度盘上,使我们一目了然。表头灵敏度是表明表头的满度电流值,还包括表头内阻和线性两个指标,是计算表路的依据,同时也决定着整个万用表的电压灵敏度;其中表头内阻是指表针动圈和上、下两组游丝电阻值之和;线性是指通过表头的电流强度与表针偏转幅度相互一致性的程度,作为表盘刻度绘制的依据。在此重点介绍万用表的直流电压灵敏度。
大家知道,电压表作测量时,是与被测两点间并联的,由于电压表内阻的存在,就相当于在被测两点间并联了一只电阻,使被测两点间总阻抗降低;又加上它对电路的分流作用,使测得的电压值比实际值偏低。因此,在作电压测量时,要求万用表有较大的内阻(即灵敏度Ω/V数要高),以减小这种误差。
例如,MF30万用表直流电压挡的各量程为 0-1-5-25-100-500V,度盘上标有 20000Ω/V,则 1V量程内阻为20kΩxl=20kΩ;5V量程内阻为20kΩx5=100kΩ,以此类推。
万用表应用技巧
一、指针表和数字表的选用:
1、指针表读取精度较差,但指针摆动的过程比较直观,其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小(比如测电视机数据总线(SDL)在传送数据时的轻微抖动);数字表读数直观,但数字变化的过程看起来很杂乱,不太容易观看。
2、指针表内一般有两块电池,一块低电压的1.5V,一块是高电压的9V或15V,其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻档,指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多,用R×1Ω档可以使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ档甚至可以点亮发光二极管(LED)。
3、在电压档,指针表内阻相对数字表来说比较小,测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响(比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多)。数字表电压档的内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。
4、总之,在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表,比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表,比如BP机、手机等。不是绝对的,可根据情况选用指针表和数字表。
二、测量技巧(如不作说明,则指用的是指针表):
1、测喇叭、耳机、动圈式话筒:用R×1Ω档,任一表笔接一端,另一表笔点触另一端,正常时会发出清脆响量的“哒”声。如果不响,则是线圈断了,如果响声小而尖,则是有擦圈问题,也不能用。
2、测电容:用电阻档,根据电容容量选择适当的量程,并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。①、估测微波法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同容量的标准电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照,只要它们指针摆动最大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用R×10kΩ档,但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可认为容量够了。③、测电容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用R×10Ω档将其快速充电,并初步估测电容容量,然后改到R×1kΩ档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或十分接近∞处,否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电开关电源的振荡电容),对其漏电特性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。
3、在路测二极管、三极管、稳压管好坏:因为在实际电路中,三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大,大都在几百几千欧姆以上,这样,我们就可以用万用表的R×10Ω或R×1Ω档来在路测量PN结的好坏。在路测量时,用R×10Ω档测PN结应有较明显的正反向特性(如果正反向电阻相差不太明显,可改用R×1Ω档来测),一般正向电阻在R×10Ω档测时表针应指示在200Ω左右,在R×1Ω档测时表针应指示在30Ω左右(根据不同表型可能略有出入)。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小,都说明这个PN结有问题,这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时特别有效,可以非常快速地找出坏管,甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子。比如当你用小阻值档测量某个PN结正向电阻过大,如果你把它焊下来用常用的R×1kΩ档再测,可能还是正常的,其实这个管子的特性已经变坏了,不能正常工作或不稳定了。
4、测电阻:重要的是要选好量程,当指针指示于1/3~2/3满量程时测量精度最高,读数最准确。要注意的是,在用R×10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时,不可将手指捏在电阻两端,这样人体电阻会使测量结果偏小。
5、测稳压二极管:我们通常所用到的稳压管的稳压值一般都大于1.5V,而指针表的R×1k以下的电阻档是用表内的1.5V电池供电的,这样,用R×1k以下的电阻档测量稳压管就如同测二极管一样,具有完全的单向导电性。但指针表的R×10k档是用9V或15V电池供电的,在用R×10k测稳压值小于9V或15V的稳压管时,反向阻值就不会是∞,而是有一定阻值,但这个阻值还是要大大高于稳压管的正向阻值的。如此,我们就可以初步估测出稳压管的好坏。但是,好的稳压管还要有个准确的稳压值,业余条件下怎么估测出这个稳压值呢?不难,再去找一块指针表来就可以了。方法是:先将一块表置于R×10k档,其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极,这时就模拟出稳压管的实际工作状态,再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V(根据稳压值)上,将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上,这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”,是因为第一块表对稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些,所以测出的稳压值会稍偏大一点,但基本相差不大。这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高,就只能用外加电源的方法来测量了(这样看来,我们在选用指针表时,选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些)。
6、测三极管:通常我们要用R×1kΩ档,不管是NPN管还是PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,测其be结cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性,反向电阻无穷大,其正向电阻大约在10K左右。为进一步估测管子特性的好坏,必要时还应变换电阻档位进行多次测量,方法是:置R×10Ω档测PN结正向导通电阻都在大约200Ω左右;置R×1Ω档测PN结正向导通电阻都在大约30Ω左右,(以上为47型表测得数据,其它型号表大概略有不同,可多试测几个好管总结一下,做到心中有数)如果读数偏大太多,可以断定管子的特性不好。还可将表置于R×10kΩ再测,耐压再低的管子(基本上三极管的耐压都在30V以上),其cb结反向电阻也应在∞,但其be结的反向电阻可能会有些,表针会稍有偏转(一般不会超过满量程的1/3,根据管子的耐压不同而不同)。同样,在用R×10kΩ档测ec间(对NPN管)或ce间(对PNP管)的电阻时,表针可能略有偏转,但这不表示管子是坏的。但在用R×1kΩ以下档测ce或ec间电阻时,表头指示应为无穷大,否则管子就是有问题。应该说明一点的是,以上测量是针对硅管而言的,对锗管不适用。不过现在锗管也很少见了。另外,所说的“反向”是针对PN结而言,对NPN管和PNP管方向实际上是不同的。
现在常见的三极管大部分是塑封的,如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e?三极管的b极很容易测出来,但怎么断定哪个是c哪个是e?这里推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。第二种方法:对无hFE测量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法:对NPN管,先测出b极(管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出,是吧?),将表置于R×1kΩ档,将红表笔接假设的e极(注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚),黑表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,将管子拿起来,用你的舌尖舔一下b极,看表头指针应有一定的偏转,如果你各表笔接得正确,指针偏转会大些,如果接得不对,指针偏转会小些,差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e极。对PNP管,要将黑表笔接假设的e极(手不要碰到笔尖或管脚),红表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,然后用舌尖舔一下b极,如果各表笔接得正确,表头指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次,比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管,方便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大能力,当然这是凭经验的。第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于R×10kΩ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时,表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个方法就不适用了。
对于常见的进口型号的大功率塑封管,其c极基本都是在中间(我还没见过b在中间的)。中、小功率管有的b极可能在中间。比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管,其b极有的在就中间。当然它们也有c极在中间的。所以在维修更换三极管时,尤其是这些小功率三极管,不可拿来就按原样直接安上,一定要先测一下。
万用表在家电维修中的使用
使用万用表需要注意:
1).识别万用表各档的功能.
2).测量三---四个电阻并记录.
3).测交流电压并记录.
4).测量直流电压并记录.
万用表:主要用来测量交流直流电压.电流.直流电阻, 及晶体管电流放大位数等.现在常见的主要有数字式万用表和机械万用表两种.
1)数字式万用表
在万用表上会见到象图中所示的转换旋钮,旋钮所指的是次量的档位.
V~:表示的是测交流电压的档位.
V-:表示的是测直流电压档位.
MA:表示的是测直流电压的档位.
Ω(R):表示的是测量电阻的档位.
HFE:表示的是测量电阻的档位.
万用表的红笔表示接外电路正极,黑笔表示接外电路负极.
优点:防磁.读数方便,准确(数字显示)......
2)机械式万用表
机械式万用表的外观和数字表有一定的区别, 但它们俩的转挡旋钮是差不多的,档位也基本相同.
在机械表上会见到有一个表盘如图,表盘上有八条刻度尺:
标有"Ω"标记的是测电阻时用的刻度尺.
标有"~"标记的是测交直流电压.直流电流时用的度尺刻.
标有"HFE"标记的是测三极管时用的刻度尺.
标有"LI"标记的是测量负载的电流.电压的刻度尺.
标有"DB"标记的是测量电平的刻度尺.
3)万用表的使用
①数字式万用表:测量前先打到测量的档位,要注意的是档位上所标的是量程,即最大值.
②机械式万用表:测量电流 电压的方法与数学式相同,但测电阴时,读数要乘以档位上的数值才是测量值.例如:现在打的档位是"X100"读数是200,测量传题是200X100=20000Ω=20K,表盘上"Ω"尺是从左到右,从大到小,而其它的是从左到右,从小到大
4).注意事项:
①调"零点"(机械表才有),在使用表前,先要看指针是指在左端"零位"上, 如果不是,则应小改锥慢慢旋表壳中央的"起点零位"校正螺丝,使指针指在零位上.
②万用表使用时应水平放置(机械才有)
③测试前要确定测量内容,将量程转换旋钮旋到所示测量的相应档位上,以免烧毁表头,如果不知道被测物理量的大小,要先从大量程开始试测.
④表笔要正确的插在相应的插口中.
⑤测试过程中,不要任意旋转档位变换旋钮.
⑥使用完毕后, 一定要将不用表档位变换旋钮调到交流电压的最大量程档位上.
⑦测直流电压电流时,要注意电压的正、负极,电流的流向,与表笔相接 (时)正确.
众所周知,万用表是电子测试领域最基本的工具,也是一种使用广泛的仪器,由于其价格低廉、操作简单、功能齐全、使用广泛等特点,专业电子工程师使用上往往忽略以下问题:1.由于万用表的精度、分辨率不够,凭估测判断,往往导致“人为”的误差:2.由于各种万用表测试方法不同,在不同信号和非正弦波标准信号测试中万用表往往导致“误差”:3.操作上的安全性、可靠性和保护性:由于万用表本身的保护性差,测试中需要测试人员不能丝毫马虎,否则导致万用表不必要的损坏……,因此,根据本人多年的经验,劝告使用者,请根据需要选择您的万用表!
那么如何选择万用表呢?
一、根据需要,选择万用表的显示位数和精度。
显示位数和精度是万用表二种最基本也是最重要的指标。二者关系紧密,一般来讲万用表显示位数越高精度也越高,反之相反。但是由于测量原理和各个生产厂家的质量标准不一样,在同一位数,有的万用表精度高,有的却差。譬如:同样是41/2万用表,有的型号精度高达0.025%而有的仅有0.8%。显示位数有二种方式:计数显示和位数显示。计数显示是万用表显示位数范围的实际表达,只不过由于人们习惯与传统叫法上的方便,一般用位数显示表达。譬如:3000位计数显示,表示万用表最高显示值可到3999而1000位计数显示只能到1999,在测量220VAC电压时,可明显看到3000位显示比1000位后多1个小数位显示:这样分辨率上高一个数量级,这在高灵敏的微电信号调试与测试中,高灵敏度的万用表将会发生更大的作用。与此同时,计数显示与位数显示可以进行换算:先计算计数显示位数中有多少个0,然后把前面的数作为分数的分母,然后把该数减去1成为分子,就成为位数显示。譬如:3000位计数,位数为32/3位。
二、根据需要,选择万用表的测量方法和交流频响
一般来讲,万用表的测量方法主要对交流信号测量而言,大家都知道交流信号很多种类和各种复杂情况,并且伴随交流信号频率的改变,出现各种频率响应,影响万用表的测量。万用表对交流信号的测量,一般有二种方法:平均值和真有效值测量。平均值测量一般是对纯正弦波而言,它采用估算平均的方法测量AC信号,而对非正弦波信号将会出现较大的误差,同时,如果正弦波信号出现谐波干扰时,其测量误差也会有很大改变,而真有效值测量,是用波形的瞬时峰值再乘以0.707来计算电流与电压,保证在失真和噪声系统中的精确读数。这样如果您需要检测普通的数字数据信号,用平均值万用表测量就不会到达真实的测量效果。同时交流信号的频响也至关需要,有的可高达100KHz。
三、根据需要,选择万用表的功能和测量范围
不同的万用表,其生产厂家将会设计不同的功能测量范围。一般来讲,普通的万用表都能测试交直流电压、电流、电阻、通断等,但是有的万用表为了降低成本不设置电流功能。在此基础上,有的万用表考虑使用方便,增加了些其它功能。譬如:二极管、“万用表电池测试”、三极管hef、电容、频率、温度等。现在由于电子技术的发展,有些有名的厂家,像“Tektronix、Fluke、Hp”等,在传统参数和元件的基础上,增加了更先进的功能,譬如:占空比测试,dBm值测试,最大、最小值记录保持功能等。总之万用表的功能将随着测试的需要,有经验的厂家将会创造更多更优越的功能。但是我们在追求万用表功能的基础上,也不能忽视其测量范围,同样测试电流,有的万用表可到20A,而有的却只有40mA或更小。
四、根据需要,选择您的万用表
和大多数仪器一样,万用表自身也有测量稳定性,其测量结果的准确性与其使用时间、环境温湿度等相关。如果万用表的稳定性差,在使用一段时间后,万用表有时就会“自相矛盾”——测量结果不一致。因此有些厂家非常注意此方面的问题:如美国Fluke公司在最近新产品销售中允诺终身可溯源校准和保修。
大多数维护工程师使用万用表,最担心万用表的保护性差,不经意中表笔线插错或测试档错误,导致万用表不必要的损害,影响工作。因此万用表的安全性非常重要,有些好的万用表自我保护性很好,像有些万用表插错表笔线时,会自动产生蜂鸣报警……这样万用表的选购,不要盲目贪图便宜,要实用、好用才行。
五、根据需要,选用多功能的万用表
像三节所述,由于电子科技的发展,很多万用表增加了许多功能。
1.温度测量
在电子维修时,有此功能的万用表方便您检验电子元件的发热程度,如焊接拔取元件时,测量温度防止损伤元器件。
2.同时测量AC和DC分量
在电子测试中,我们所碰到的信号并非是很纯真的交流或直流信号,我们需要观测波形的总真有效值(包括AC和DC部分),以便分析电路的功耗量,找出部分零件烧坏的原因——DC失调。
3.dBm和毫伏值测量
所谓dBm值测量,即低电平测量----dB值测量。dB一般用此公式表达:dB=20LogV测/V参。如果改变V参考电压,通过测试比较,我们可以测量相对应值:譬如用来分析电压发大器的电压增益。
4.尖峰保持
利用万用表真有效值测量,我们在此功能可以测量宽度大于0.25毫秒非规则交流信号的瞬时峰值电压,并且自动保持,有利于寻找元件和设备破坏的原因。
5.△相对值测定
利用此功能,我们可以进行相对值测定,即我们测试电压或电流与参考电压或电流的差值,电容相对模式可以清除读数中的杂散电容
指针式万用电表
使用方法及注意事项
(1)机械零位调整:使用前应首先检查指针是否在零位,若不在零位,调整零位调整器,使指针调至零位。
(2)正确连接表笔:红表笔应插入标有“+”的插孔,黑表笔插入“-”的插孔。测直流电流和直流电压时,红表笔连接被测电压、电流的正极,黑表笔接负极。
用欧姆挡“Ω”判断二极管的极性时,注意“+”插孔是接表内电池的负极,“-”插孔是接表内电池的正极。
(3)测量电压时,万用表应与被测电路并联;测量电流时,要把被测电路断开,将万用表串联接在被测电路中。注意:测量电流时应估计被测电流的大小,选择正确的量程,MF500型的保险丝为<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />0.3A~0.5A,被测电流不能超过此值。某些万用表有10A的档位,可以用来测量较大电流。
(4)量程转换:应先断电,绝对不容许带电换量程;根据被测量放在正确的位置,切不可使用电流挡或欧姆挡测电压,否则会损坏万用表。
(5)合理选择量程挡:测量电压、电流时,应使表针偏转至满刻度的1/2或2/3以上;测量电阻时,应使表针偏转至中心刻度附近(电阻挡的设计是以中心刻度为标准的)。
测交流电压、电流时,注意被测量必须是正弦交流电压、电流,而被测信号的频率也不能超过说明书上的规定。
测10V以下的交流电压时,应该用10V专用刻度标识读数,它的刻度是不等距的。
(6)测电阻时,应先进行电表调零。方法是将两表笔短路,调节“调零”旋钮使指针指在零点(注意欧姆的零刻度在表盘的右侧)。如调不到零点,说明万用表内电池电压不足,需要更换新电池。测量大电阻时,两手不能同时接触电阻,防止人体电阻与被测电阻并联造成测量误差。每变换一次量程,都要重新调零。如果以上方法不能调零,有可能万用表的绕线电阻(阻值约为几欧的电阻)烧断,需拆开进行维修并校正。
在表盘上有多条刻度线,对应不同的被测量,读数时要在相应的刻度线上读取数值。为提高测量精度尽量使指针处于中间位置。
测量值的读取:将测量时指针所标识的读数乘以量程倍率,才是所测之值。测量电阻时注意手不要接触两表笔或被测电阻的金属端,以免引入人体感应电阻,使读数减小,尤其是对于R×10K档测试影响较大。
(7)万用表使用完毕,将转换开关放在交流电压最大挡位,避免损坏仪表。
(8)万用表长期不用时,应取出电池,防止电池漏液,腐蚀和损坏万用表内零件,万用表的电池有普通5号(1.5v)和层叠电池(9v)两种。其中9v用于测量10k以上的电阻和判别小电容的漏电情况。
(9)由于万用表的电阻档R×10K采用9V电池,不可检测耐压值很低的元件。
(二)数字万用表
数字万用表,它采用了集成电路模数转换器和数显技术,将被测量的数值直接以数字形式显示出来。数字万用表显示清晰直观,读数正确,与模拟万用表相比,其各项性能指标均有大幅度的提高。
使用方法及注意事项
(1)插孔的选择 数字万用表一般有四个表笔插孔,测量时黑表笔插入COM插孔,红表笔则根据测量需要,插入相应的插孔。测量电压和电阻时,应插入V、Ω插孔;测量电流时注意有两个电流插孔,一个是测量小电流的,一个是测量大电流的,应根据被测电流的大小选择合适的插孔。
(2)测量量程的选择
根据被测量选择合适的量程范围,测直流电压置于DCV量程、交流电压置于ACV量程、直流电流置于DCA量程、交流电流置于ACA量程、电阻置于Ω量程。
·当数字万用表仅在最高位显示“1”或“-1”时,说明已超过量程,须调整量程。
·用数字万用表测量电压时,应注意它能够测量的最高电压(交流有效值),以免损坏万用表的内部电路。
·测量未知电压、电流时,应将功能转换开关先置于高量程挡,然后再逐步调低,直到合适的挡位。
·测量交流信号时,被测信号波形应是正弦波,频率不能超过仪表的规定值,否则将引起较大的测量误差。
·测量10欧以下的小电阻时,必须先短接两表笔测出表笔及连线的电阻,然后再测量中减去这一数值,否则误差较大。
(3)与模拟表不同,数字万用表红表笔接内电池的正极,黑表笔接内部电池的负极。测量二极管时,将功能开关置于“ ”挡,这时的显示值为二极管的正向压降,单位为V。若二极管接反,则显示为“1”.
(4)测量晶体管的hfe时,由于工作电压仅为2.8V,测量的只是一个近似值。
(5)测量完毕,应立即关闭电源;若长期不用,则应取出电池,以免漏电。
(三)万用表的测量方法
1.测电阻
(1)测量时电路要先断电,
(2)实际测量中选择万用表不同档位测量同一电阻,测的结果会有差别,具体情况具体分析
(3)测量集成电路或晶体管时,由于PN结的作用,需进行正反两次测量。
2.测电压
(1)利用测量元件“压降”的方法检查电路是否正常
(2)测量电压超过24V时,双手一定要拿在表笔的绝缘处,以防触电危险。
3.测电流
(1)直接测量法
(2)间接测量法:测量电路中电阻两端的电压,通过计算求得电流值。
数字万用表测量电容功能的扩展 |
通用的三位半或四位半数字万用表都设有电容测量功能,但测量范围较窄及测量的准确度较低,而且一般没有在线测量功能。本文讨论如何扩展这些功能。 1 在线测量电容 根据微分积分电路性质,可将电容的测量转换成电压测量。测量原理和转换电路图如图1。 电路的核心部分CX/V采用简单的有源RC反相微分和积分电路。文氏振荡器产生一固定频率的交流信号Vr,它激励CX/V转换电路,得到一个与CX成正 比的交流电压V0(V1),经二阶带通滤波器滤波,滤除固定频率以外的杂波后,再经AC/DC后得到与CX成正比的直流输出电压V。当交流信号Vr激励CX/V电路时,反相积分器的输出电压 即,被测电容CX与输出电压C0成 正比,从而实现了CX→V转换。为了使电容基本档与数字万用表2V档对应,选文氏振荡器振荡频率为400Hz,电压有效值为1V,R1取20kΩ,C1取0.1μF。R2从200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ变化,对应的测量电容量程为20μF-2μF-200nF-20nF-2nF。 2 测量小电容 一般的三位半数字万用表测量电容的量程为2000pF~20μF,它对1pF以下微小电容的测量显得无能为力。根据容抗法并采用高频信号可以实现对微小电容的测量,测量电路图如图2。CX为被测电容,Rf为反相端反馈电阻。当输入频率为f的正弦信号Vi时,CX上呈现的阻抗,运算放大器的增益为:当A、Rf一定时,正弦信号频率f与被测电容CX成反比。为测量较小的电容,使用高频信号测量。 实现测量的电路原理方框图如图2(b)。测量过程为:高频信号发生器产生的高频正弦信号施加于被测电容上,将CX变换成容抗Xc,再通过C/ACV转换把Xc变成交流电压信号由放大器放大,隔离变压器输出送至相敏解调器解调;相敏解调器另一输入是高频正弦波通过波形变换器产生的方波(即解调信号),两路输入信号同频同相。解调后的信号经过低通滤波器加以滤波得到一与被测电容CX值成正比例的直流电压,送至直流电压表直接显示测量结果。波形变换器由反相输入的过零比较器构成,它将来自文氏振荡器的标准1MHz高频正弦波变成标准的反相方波。由于相敏解调器的输出是一个含有高频谐波的脉动直流电压,所以,为了得到一个稳定的、恒定的直流电压输出,采用了一级π型滤波器以滤除谐波成分。最后将对应的电压平均值送至直流电压表。为了使电容基本档与数字万用表2V档对应,高频正弦信号的频率选 为1MHz(频率太高要考虑分布参数),电压的有效值为1V,电路放大倍数与反馈电阻Rf的乘积为,这样数字万用表直流电压档200mV对应电容档为0.2pF,200V对应电容档为200pF,测量范围为10-4~102pF,分辨率为10-4pF,测量准确度为±5%。 3 测量大电容 大电容的测量根据电容的串联特性进行。将被测的大电容CX与一已知标准的高精度小电容C1串联,串联的结果为C2。被测的大电容值CX=C2 C1/(C1-C2)。从理论上讲,被测的大电容可为无穷大,但考虑测量的范围、准确度及分辨率,能测量的大电容只可 以达到几千法拉。根据误差传递公式,即使不考虑标准电容C1的误差,当C1与C2非常接近的时候,数字表测量极限的半个字误差的作用非常明显。例如,标准的小电容C1为1μF,若串联的结果C2为0.998μF,从理论上计算可得CX为499μF,但由于数字表的半个字误差(最末显示字有半个字误差),C2的结果在0.9975~0.9985μF之间,CX在399~666μF之间,这时误差可能高达30%,结果可信度太低;若串联的结果C2为0.990μF,从理论上计算可得CX为99μF,同样考虑半个字误差,C2在0. 9895~0.9905μF之间,CX在94~104μF之间,这时误差为5%左右,结果可信度较高。由此可见,被测的大电容为串联的小电容几十倍时,测量的准确度较高,误差较小。所以,串联10μF电容时测量几百μF的结果是可*的,但若为几千μF时,其值只能作为参考,误差较大。 4 结论 通过简单的电路设计,数字万用表的直流电压档就能对电容进行在线测量,并能准确测量出10-4pF~几百μF电容,电容的测量由6个数量级扩展到12个数量级(在线测量也能达到6个数量级)。电路的改变只在前级进行,不涉及数字万用表的内部,所以,实现起来简单易行。 参考文献[1]谢嘉奎.电子线路(线性部分)[M].高等教育出版社,1999 |
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