1、万用表基础知识,什么是万用表,概念 “万用表”是万用电表的简称，它是检测修理计量仪器仪表、自动化装置和家用电器最常用的多用途电测仪表。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、周期 、电容值、 、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的使用方是电子技术的一项基本技能。应用 电子，电力，电工压力，振动，声，光，热，磁对象高校实验室，研发单位，生产企业，维修团体,万用表概述,万用表类型,万用表有很多种，现在最流行的有模拟式万用表(即指针式万用表) 和数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均较高，而且过载能力强，抗干扰性能好，功能多、体积小、重量轻，还能从根
2、本上消除读取数据时的视差，这些优点都是一般模拟式万用表所无法比拟的。但由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示的，因此不便于观察被测电量的连续变化过程及其变化的趋势。比如，数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变化的规律，以及观察光敏电阻阻值随光照的变化特性等，就不如模拟式万用表方便、直观。总之，必须根据被测对象及测试要求而合理选择万用表的类型和表的性能指标。 模拟式万用表(即指针式万用表) 数字式的万用表,万用表类型,万用表原理,模拟式万用表 (即指针式万用表) 模拟式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
3、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 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
4、展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。 l 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。,万用表原理,万用表原理,万用表原理,模拟式万用表原理示意图 (即指针式万用表),万用表原理,数字式的万用表数字式的万用表的基本原理是模拟输入量经过万用表前端的功能切换模块和信号调理模块，将其转换成相应的电压信号，这个模拟的电压信号再通过A/D转换器将其转换为二进制的数字信号，之后，这个二进制的数字信号或通过译码直接显示，或通过MCU处理后再显示，以提供给用户读取数据。,万用表
5、原理,数字万用表的主要性能指标,显示位数量程测量速率分辨率测量精度输入阻抗,数字万用表的指标,数字万用表的主要性能指标,显示位数,数字万用表的指标,完整显示位：能够显示0-9的数字。非完整显示位(俗称半位)：只能显示0和1（在最高位 上）。如4位DMM，具有4位完整显示位，其最大显示数字为9999 。而 位（4位半）DMM，具有4位完整显示位，1位非完整显示位，其最大显示数字为19999 。,数字万用表的主要性能指标,量程,数字万用表的指标,基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由A/D转换器动态范围确定。通过对输入电压（按10倍）放大或衰减，可扩展其他量程。如基本量程为10V的DVM，可扩
6、展出0.1V、1V、10V、100V、1000V等五档量程；基本量程为2V或20V的DMM，可扩展出200mV、2V、20V、200V、1000V等五档量程。,数字万用表的主要性能指标,测量速率,数字万用表的指标,每秒钟完成的测量次数。它主要取决于A/D转换器的转换速度。一般低速高精度的DMM测量速度在几次/秒几十次/秒。,数字万用表的主要性能指标,分辨率,数字万用表的指标,指DMM能够分辨最小电压变化量的能力。反映了DMM灵敏 度.用每个字对应的电压值来表示，即V/字。不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。例如，3位半的DMM，在200mV最小量程上，
7、可以测量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为0.1mV/字（即当输入电压变化0.1mV时，显示的末尾数字将变化“1个字” ）,数字万用表的主要性能指标,分辨率,数字万用表的指标,分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。如上述的DMM在最小量程200mV上分辨力为0.1mV，则分辨率为：分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如3位半的DMM，可显示出1999（共2000个字），则分辨率为,数字万用表的主要性能指标,测量精度,数字万用表的指标,取决于DMM的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。 固有误差表达式：示值（读数）相对误差为：式中，Vx被测电压的读数；Vm该量程的满度值（
8、Full Scale, FS）； 误差的相对项系数；误差的固定项系数。 误差由两部分构成：读数误差和满度误差。读数误差： 与当前读数有关。主要包括DMM的刻度系数误差和非线性误差。,数字万用表的主要性能指标,测量精度,数字万用表的指标,满度误差： 与当前读数无关，只与选用的量程有关。有时将 等效为“n字”的电压量表示，即 如某台3位半DMM，说明书给出基本量程为2V，=（0.01%读数+1字）。则在2V量程上，1字=0.1mV，由 2V=0.1mV可知， =0.005%，即表达式中“1字”的满度误差项与“0.005%”的表示是完全等价的： 当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被测量
9、较大时，读数误差起主要作用。为减小满度误差的影响，应合理选择量程，以使被测量大于满量程的2/3以上。,数字万用表的主要性能指标,输入阻抗,数字万用表的指标,输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。 对于直流DMM，输入阻抗用输入电阻表示，一般在10M1000M之间。误差由两部分构成：读数误差和满度误差。读数对于交流DMM，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电容值一般在几十几百pF之间。,万用表的使用,万用表的使用,如何正确、巧妙地运用万用表，直接关系着测量结果的准确程度，甚至还会影响到万用表的寿命和安全。 1. 在使用万用表之前，应充分了解其技术性能及特
10、点，必须熟悉各个选择开关、旋钮、按键和插孔的作用，搞清选择开关的分档位置与表盘刻度尺之间的对应关系。 2. 要注意万用表的测试工作环境。 对于模拟式万用表，保证准确性的工作环境温度通常规定为2310，若温度偏差太大，将影响表头的灵敏度，并改变表内元件的参数，造成温度误差；环境湿度一般为4060，极限范围为2580，过于潮湿会降低万用表的绝缘强度，并促使表内元件蜕化变质。由于这种表属于磁电式仪表，故在使用时不要接近较大的导磁材料，如避免直接放置于钢铁材料工作台面或尺寸较大的铁质设备上，表的附近更不能存在较强的电磁场。 对于数字万用表，要倍加关注环境温、湿度因素对测试性能和万用表本身的影响。由于显
11、示屏液晶材料是介于固体和液态之间的一种晶状物质，当温度过高时将会发生液化，而温度低于0时则可能发生固化，这种现象均会降低其使用寿命。再者，尽管通常情况下规定的工作温度范围一般是040，但准确度指标是在特定的温、湿度状况下才能保证的，超出此范围将引起附加误差。如DT1000型四位半万用表的准确度是在235、相对湿度低于75时测取的，且有效时间仅定为一年。,万用表的使用,万用表的使用,3.为了减小测量误差，必须合理地选择量程。对于模拟式万用表，表针偏转到满度值的2/33/4位置时测量误差较小，愈接近满度值，其误差亦愈小。欧姆档则不同，应使表针尽量落在欧姆刻度尺中心位置附近较为理想，愈接近中心则愈准
12、确。对于数字万用表，其档位的选择以求最大限度地显示被测数据有效数字的位数为目标。 4.如果事先无法估量被测电压或电流的大致范围，必须先置量程选择开关于相应测量种类的最高档位，然后根据测量显示(指示)值的大小而适当变更。对于自动转换量程的数字万用表，则可免去这种顾虑，并能可靠地避免过载现象。然而，这种表的测量过程较长，即使被测电量十分微小，也必须遵守程序规则，自动地从最高量程逐渐降低，直至适宜为止。与此相反，有的数字万用表则是从最低量程向最高量程逐档自动变换的。 5.万用表在任何情况下都不能受到强烈的机械振动和跌落等冲击，因为严重的冲击将导致表壳破裂、数字万用表的液晶显示屏失效、模拟式万用表的表
13、头磁钢退磁而造成灵敏度下降、表头可动部分(动圈、游丝、轴尖等)损坏等，还要尽量避免阳光直射、灰尘弥漫的空气和腐蚀性物质对万用表的损害。,万用表的使用,万用表的使用,6.模拟式万用表判别晶体三极管的性能时，一般应选用R100或R1k档，而不宜采用R1和R10k档。因为R1档不便于观测管子的漏电流；而R10k档因其内部装有高压电池(MF24型、500型为9V；MF10型、MF12型和MF30型为15V；MF5型、MF121型为22.5V)，势必导致某些耐压较低的管子被高电压击穿而产生错误的测试结果，甚至造成被测管子损坏。 由于数字万用表欧姆档的内阻很高，所能提供的测试电流极其微弱(如20k档：DT
14、830型为75A；DT840D型为60A)，在判别半导体元件时不足以克服PN结的死区电压，因而测出的阻值比模拟式万用表高出许多，而且两种表的读数之间不存在线性比例关系，故构不成判断管子性能优劣的依据，应当改换至二极管测试档上进行检测。 7.数字万用表在欧姆档、二极管测试档和蜂鸣器档位置上，红表笔与表内高电位相接而带正电，黑表笔因接表内虚地而带负电，这显然与模拟式万用表欧姆档上表笔的带电极性完全相反，在检测有极性元件或相关电路时，要务必充分注意。 8.当用欧姆档检测电路元件或电路系统时，必须首先切断被测装置或系统的供电电源，如果被测对象中含有储电量较大的电容器时，还必须以适当的方式对其放电，在确
15、认被测部分没有电源性因素的前提下，方可进行测量，否则，极易损坏万用表，尤其是模拟式万用表。,万用表的使用,万用表的使用,9.在测量低内阻电路(包括含有低内阻电源的网络和低值负载电阻的网络)的电流时，应尽量选择较大的电流量程；在测量高内阻电路(或电源)的电压时，模拟式万用表应尽量选择较高的电压量程，数字式万用表因其内阻较高而比较容易满足测试要求。 10.不得用欧姆档检测各种电池的内阻，也不得直接测量高灵敏度表头的内阻。前者极易损坏万用表，后者往往造成被测表头打坏表针，甚至可能烧坏动圈。 11.对于数字万用表，当被测电流较大时(如大于200mA)，应当改用电表面板上的大电流专用插孔(如10A或20
16、A等)插接表笔，但绝大多数电表的大电流量程没有设置过流保护措施，必须提防过载现象。除此之外，也不得将电表长期串入负荷线路中作为大量程电流表使用，测量时间一般不能超过15秒。 12.普通万用表交流测量档只适宜测量正弦波电压或电流的有效值，它不能直接测量锯齿波、三角波、方波等非正弦电量。即便是正弦波电量，其频率参数和波形失真度也必须符合万用表的技术条件，否则，测量误差将显著增大。非正弦波电压或电流的有效值一般可用电动式、电磁式仪表或有效值数字万用表进行测量。,万用表的使用,万用表的使用,13.在测量电压和电流的过程中，最好不要变换选择开关的档位，尤其是在较高电压和较大电流的情况下，选择开关在切换过
17、程中很容易产生电弧而烧伤开关的触点，并损坏内部元件及线路。 14.遇到万用表内保险管熔断时，要按说明书中指定的规格进行更换，切莫随意扩大或减小。,万用表的选择,万用表的选择,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
18、。,万用表的选择,万用表的选择,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。 显示位数和测量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：同样是四位半万用表，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
19、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。,万用表的选择,万用表的选择,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
20、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。,万用表的选择,万用表的选择,三、根据需要，选择万用表的功能和测量范围 不同的万用表有不同的功能测量范围。一般来讲，普通的万用表都
21、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。总之万用表的功能将随着测试的需要，将会创造拥有更优越的功能。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。,万用表的选择,万用表的选择,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
22、”测量结果不一致。因此要非常注意此方面的问题注重校准和保修。 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万用表的选择，要实用、好用才行。,万用表的选择,万用表的选择,五、根据需要，选用多功能的万用表 综上所述，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
23、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。,结束语,THE END,谢谢大家，请多指教_,
