萬(wàn)用表
萬(wàn)用表(multimeter)又稱(chēng)三用表、多用表、電壓表是一種多量程測(cè)量各種電量的便攜式電子測(cè)量?jī)x器。測(cè)量電阻的通用萬(wàn)用表、電流、電壓為主。一些萬(wàn)用表也可以用來(lái)測(cè)量音頻電平、電容量、晶體管的電感和β值等。
萬(wàn)用表是由電流表組成的、電壓表歐姆表等各種測(cè)量電路都是由轉(zhuǎn)換器件組成的集成儀器,它們是由機(jī)械部件組成的、顯示部分、電氣部分3由大部分零件組成。機(jī)械部分包括外殼、檔位開(kāi)關(guān)旋鈕和刷子等;顯示部分也稱(chēng)為標(biāo)題;電氣部分由測(cè)量電路板組成、電位器、電阻、二極管、電容器和其他電子元件。
第一個(gè)移動(dòng)指針電流檢測(cè)裝置出現(xiàn)在1820年(電流計(jì)),被視為萬(wàn)用表的前身,目前普遍使用的手持式萬(wàn)用表最早可追溯到1977年。
萬(wàn)用表一般可分為數(shù)字萬(wàn)用表和指針式萬(wàn)用表。電子設(shè)備的故障診斷、維修、電力行業(yè)、實(shí)驗(yàn)和教學(xué)的廣泛應(yīng)用,伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)、隨著人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展,未來(lái)萬(wàn)用表將實(shí)現(xiàn)小型化、智能和集成的發(fā)展。
基本原理 編輯本段
萬(wàn)用表是由電流表組成的、電壓表歐姆表等各種測(cè)量電路是由轉(zhuǎn)換器件組成的綜合儀器每個(gè)測(cè)量電路的原理基礎(chǔ)是歐姆和安培s定律和電阻串并聯(lián)定律。
以指針式萬(wàn)用表的工作原理為例,測(cè)量電壓和電流時(shí),有外部電流流入電表,因此無(wú)需在內(nèi)部連接電池。
當(dāng)檔位開(kāi)關(guān)旋鈕SA轉(zhuǎn)到交流電壓檔位時(shí),它被二極管VD整流,電阻器R3的電流被限制,這由儀表顯示;當(dāng)DC電壓塊被設(shè)置時(shí),不需要二極管整流,只需要電阻器R2來(lái)限制電流,并且儀表可以顯示它;當(dāng)你設(shè)置DC電流塊時(shí),你不 t不需要二極管整流或電阻R2來(lái)限制電流,儀表可以顯示出來(lái);測(cè)量電阻時(shí),將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA轉(zhuǎn)到ω此時(shí)沒(méi)有外部電流,因此必須使用內(nèi)部電池作為電源。假設(shè)外部測(cè)量電阻為Rx,表中的總電阻為R,產(chǎn)生的電流為I,由Rx決定、電池E、可調(diào)電位器Rp、固定電阻R1和儀表部分形成閉合電路,形成的電流I使儀表指針偏轉(zhuǎn)。
紅色儀表連接到電池的負(fù)極,通過(guò)電池的正極連接到電位器Rp和固定電阻R1,通過(guò)儀表頭連接到黑色儀表?xiàng)l,與被測(cè)電阻Rx形成回路,產(chǎn)生電流供儀表頭顯示。
從上面的公式中,我們可以看到I和測(cè)量的電阻Rx不是線性的,因此表盤(pán)上的電阻刻度的刻度是不均勻的。當(dāng)電阻較小時(shí),回路中的電流較大,指針的擺動(dòng)較大,因此電動(dòng)葫蘆的刻度標(biāo)尺被反向劃分。
此時(shí)通過(guò)儀表的電流最大,儀表擺動(dòng)最大,因此指針指向滿刻度并向右偏轉(zhuǎn)最大,顯示電阻為0ω。另一方面,當(dāng)萬(wàn)用表的紅色和黑色條開(kāi)路時(shí),相當(dāng)于外部電阻可以忽略不計(jì),此時(shí)通過(guò)儀表的電流最小,所以指針指向0刻度,顯示電阻為∞。
組成結(jié)構(gòu) 編輯本段
萬(wàn)用表主要由機(jī)械部分組成、顯示部分、電氣部分3由大部分零件組成。機(jī)械部分包括外殼、檔位開(kāi)關(guān)旋鈕和刷子等;顯示部分也稱(chēng)為標(biāo)題;電氣部分由測(cè)量電路板組成、電位器、電阻、二極管、電容器和其他電子元件。
機(jī)械部分
萬(wàn)用表的機(jī)械部分主要包括外殼、擋位開(kāi)關(guān)旋鈕、電刷表筆等部分。不同型號(hào)的萬(wàn)用表有不同的檔位開(kāi)關(guān)旋鈕,功能開(kāi)關(guān)和檔位開(kāi)關(guān)共用一種開(kāi)關(guān)類(lèi)型、功能開(kāi)關(guān)和范圍開(kāi)關(guān)分離式、功能開(kāi)關(guān)和范圍開(kāi)關(guān)交互使用類(lèi)型等。觸針主要用于夾住待測(cè)電氣元件或電路的連接點(diǎn)有些萬(wàn)用表還配有特殊插座,與功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)配合完成一些特殊測(cè)量。
顯示部分
顯示部分,也稱(chēng)為表頭,由數(shù)字顯示組成、指針指示器或LED燈。數(shù)字顯示器用于顯示測(cè)量的電壓、指針指示器主要用于測(cè)量DC電壓和DC電流等模擬信號(hào)的值,LED燈用于提示是否有電流過(guò)載。表頭將過(guò)渡電量轉(zhuǎn)換為儀表指針的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角度或數(shù)字顯示,并在其表盤(pán)刻度或顯示上指示被測(cè)電量。
電氣部分
電氣部分是萬(wàn)用表的核心部分,主要由測(cè)量電路板組成、芯片、電位器、電阻、二極管、電容器和其他電子元件。芯片起到萬(wàn)用表測(cè)量處理器的作用,處理輸入的電信號(hào)并輸出數(shù)值電路板負(fù)責(zé)將芯片處理后的信號(hào)傳輸?shù)斤@示器或指針指示器等顯示元件,各種被測(cè)線路由萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換為適合電表測(cè)量的電路和電阻、半導(dǎo)體元件和電池組構(gòu)成了測(cè)量電路。經(jīng)分流、整流、通過(guò)對(duì)分壓的處理,送到儀表測(cè)量的電流被均勻地轉(zhuǎn)換成具有一定限度的小DC電流。
主要分類(lèi) 編輯本段
數(shù)字萬(wàn)用表
第一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表出現(xiàn)在1969年。
數(shù)字萬(wàn)用表采用集成電路模塊 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器和液晶顯示器,一種直接以數(shù)字形式顯示測(cè)量值的電子測(cè)量?jī)x器。
數(shù)字萬(wàn)用表的主要特點(diǎn)是數(shù)字顯示,直觀準(zhǔn)確,無(wú)視覺(jué)誤差,僅具有極性自動(dòng)顯示功能,具有較高的測(cè)量精度和分辨率。輸入阻抗高,對(duì)被測(cè)電路影響小,電路集成度高,組裝和維護(hù)方便,數(shù)字萬(wàn)用表使用更可靠耐用,測(cè)試功能齊全。保護(hù)功能齊全,有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)過(guò)載保護(hù)和過(guò)輸入顯示功能,功耗低,抗干擾能力強(qiáng),可在磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作,便于攜帶和使用。
數(shù)字萬(wàn)用表是在DC數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。為了能夠測(cè)量交流電壓、電流、電阻、電容、二極管正向壓降、晶體管放大倍數(shù),比如電量,必須增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器,將測(cè)得的電量轉(zhuǎn)換成DC電壓信號(hào),然后通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并以數(shù)字形式顯示。數(shù)字萬(wàn)用表的基本結(jié)構(gòu)如下所示,由函數(shù)轉(zhuǎn)換器組成、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器(液晶顯示器)電源和功能范圍開(kāi)關(guān)等。
數(shù)字萬(wàn)用表的組成與指針式萬(wàn)用表相似,主要由機(jī)械部分組成、顯示部分和電氣部分,根據(jù)其用途可進(jìn)一步分為以下幾類(lèi):
手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表
手持式數(shù)字萬(wàn)用表是一款緊湊型、便攜式萬(wàn)用表,適用于一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。其特點(diǎn)是體積小、小巧玲瓏,便于攜帶,它通常具有基本的測(cè)量功能,例如檢測(cè)電路中的電壓、電流和電阻等。
臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表
臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表是一種臺(tái)式數(shù)字測(cè)試儀器,具有更強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性和功能性、精度、穩(wěn)定性和保護(hù)性優(yōu)于手持式數(shù)字萬(wàn)用表。通常,它還可以具有多種測(cè)試功能,例如檢測(cè)電感、電容、頻率、溫度等,可以在PC等計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和分析。
自動(dòng)數(shù)字萬(wàn)用表
自動(dòng)數(shù)字萬(wàn)用表是一種精度和功能較高的數(shù)字測(cè)試儀器,可以自動(dòng)選擇測(cè)量范圍、校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。由于其測(cè)試功能豐富且操作困難,需要專(zhuān)業(yè)工程師來(lái)操作。它通常用于研發(fā)。
指針萬(wàn)用表
指針式萬(wàn)用表又稱(chēng)模擬萬(wàn)用表,是一種多量程儀表、多功能、便攜式電工 s手表。
指針式萬(wàn)用表主要由機(jī)械部分組成、組成顯示部分和電氣部分每個(gè)測(cè)量電路的原理基礎(chǔ)是歐姆和安培s定律和串并聯(lián)電阻定律其電壓測(cè)量原理是根據(jù)歐姆定律,在電路中以已知的電阻和電流作為測(cè)量設(shè)備來(lái)測(cè)量未知的電壓s定律,并通過(guò)移動(dòng)指針或微調(diào)安裝在傳感器上的電位計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。電流測(cè)量的原理是通過(guò)移動(dòng)安裝在傳感器上的指針來(lái)測(cè)量電路中的電流。電阻測(cè)量的原理通過(guò)測(cè)量被測(cè)電阻兩端的電壓和電流來(lái)計(jì)算電阻值。
指針式萬(wàn)用表是通過(guò)表盤(pán)上指針的擺動(dòng)來(lái)指示測(cè)量值的,所以又叫機(jī)械指針式萬(wàn)用表。由于它價(jià)格便宜、使用方便、量程多、功能對(duì)等的優(yōu)勢(shì)深受用戶歡迎。
指針式萬(wàn)用表可以根據(jù)其形式和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步分類(lèi):
橋式指針萬(wàn)用表
它主要用于測(cè)量電感或電容的值通常,它至少由四個(gè)電阻和一個(gè)測(cè)量電極組成,其中兩個(gè)電阻連接在一起形成一個(gè)稱(chēng)為“懸線電阻”另外兩個(gè)電阻放置在待測(cè)電路的不同位置。
當(dāng)固有電動(dòng)勢(shì)(如電池)當(dāng)連接到懸浮電阻的兩端時(shí),電路將產(chǎn)生一個(gè)平衡點(diǎn)。如果懸鏈線電阻與待測(cè)電路中的電感或電容成比例,則電路將保持平衡。然后,通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)控制電路,電路可以再次達(dá)到平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)下,可以通過(guò)指針指示器讀取電橋的電阻或電流,然后通過(guò)運(yùn)算獲得待測(cè)電感或電容的值。
高阻指針萬(wàn)用表
它主要用于測(cè)量高電阻電路。如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和光敏電阻等。它具有高內(nèi)部輸入電阻,可用于測(cè)量高電阻幾十億歐姆或更高電阻的電路以及晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基本參數(shù),包括放大系數(shù)、拐點(diǎn)電壓和開(kāi)路電導(dǎo)等。
性能指標(biāo) 編輯本段
測(cè)量范圍
萬(wàn)用表的量程可以是電壓、電流、電阻、電容、頻率、溫度等,具體范圍取決于不同型號(hào)的萬(wàn)用表。例如,萬(wàn)用表的電壓測(cè)量范圍從毫伏到數(shù)千伏,萬(wàn)用表的電流測(cè)量范圍通常從毫安到數(shù)百安培、電阻范圍通常從100歐姆到100兆歐、電容范圍的選擇取決于萬(wàn)用表的型號(hào)和使用要求,一般從皮法到數(shù)百微法不等此外,一些可以測(cè)量溫度的萬(wàn)用表的量程通常從-40攝氏度到1200攝氏度。
精度
萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度是指測(cè)量結(jié)果與被測(cè)真實(shí)值之間的誤差精度越高,誤差越小。萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度和量程、測(cè)試點(diǎn)與儀器本身的質(zhì)量有關(guān),并且通常被使用“百分比”或“個(gè)位數(shù)”的形式來(lái)表示。
萬(wàn)用表的精度通常包括兩個(gè)參數(shù):準(zhǔn)確度和分辨率。準(zhǔn)確度是指萬(wàn)用表測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之間的誤差,通常表示為“±X%或“±X數(shù)字”分辨率是指萬(wàn)用表可以測(cè)量的最小量值,也稱(chēng)為最小測(cè)量指標(biāo)。如果萬(wàn)用表的最小測(cè)量刻度為0.01V,其分辨率為0.01V。
普通萬(wàn)用表的精度范圍從0.1%到1%,分辨率從0.1mV至1mV。
分辨率
分辨率是儀器能夠分辨的最小電量變化。例如,萬(wàn)用表的分辨率為0.1伏,如果用萬(wàn)用表測(cè)量100伏.0伏特和100.電壓為1伏時(shí),儀器將顯示兩個(gè)不同的值,即100.0伏特和100.1伏特。
輸入阻抗
輸入阻抗是指萬(wàn)用表對(duì)電路的干擾程度。萬(wàn)用表的輸入阻抗越大,它對(duì)被測(cè)電路的影響就越小。相反,如果輸入阻抗很小,則會(huì)吸收被測(cè)電器的電流,從而導(dǎo)致誤差和測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
優(yōu)秀萬(wàn)用表的輸入阻抗可以達(dá)到幾百萬(wàn)歐姆或更高,這意味著即使在高電壓下、當(dāng)使用高電阻或高電容測(cè)量時(shí),其影響將非常小。
功耗
萬(wàn)用表的功耗越低,使用起來(lái)就越節(jié)能例如,一些使用9V電池的萬(wàn)用表的待機(jī)和工作功耗越低,使用時(shí)間越長(zhǎng),這意味著電池更換周期越長(zhǎng)功耗是一個(gè)重要指標(biāo)。
萬(wàn)用表通常通過(guò)測(cè)量電源上的電壓來(lái)工作,因此其工作電流通常很小。然而,隨著萬(wàn)用表功能和性能的增加,其功耗可能會(huì)增加。
在實(shí)際應(yīng)用中,如果萬(wàn)用表的功耗較高,則會(huì)影響其使用時(shí)間和測(cè)量精度。如果電池壽命太短,可能需要頻繁更換電池,這會(huì)影響體驗(yàn)。此外,高功耗還會(huì)導(dǎo)致萬(wàn)用表本身因過(guò)熱而錯(cuò)誤測(cè)量,從而影響測(cè)量精度。
安全性
因?yàn)槿f(wàn)用表通常用于測(cè)試電路的各種參數(shù),如果在測(cè)試中使用不當(dāng),、萬(wàn)用表本身性能不佳會(huì)帶來(lái)安全隱患。
安全指標(biāo)主要包括以下三個(gè)方面:
絕緣強(qiáng)度:絕緣強(qiáng)度標(biāo)志著萬(wàn)用表外殼與內(nèi)部電子元件之間的安全隔離性能,被測(cè)電路中存在高電壓(高于1000V)必須滿足安全指標(biāo)。
過(guò)載保護(hù):在測(cè)量過(guò)程中,如果被測(cè)設(shè)備的電壓可能過(guò)高、當(dāng)電流過(guò)大時(shí),萬(wàn)用表需要具有過(guò)載保護(hù)能力,以自動(dòng)切斷電路,保護(hù)萬(wàn)用表和被測(cè)電路。
質(zhì)量認(rèn)證:由于電氣測(cè)試是一項(xiàng)相對(duì)危險(xiǎn)的工作,因此萬(wàn)用表的安全性也需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的質(zhì)量認(rèn)證來(lái)保證。如CE認(rèn)證、FCC認(rèn)證、GB認(rèn)證等。
靈敏度
萬(wàn)用表的靈敏度描述了它可以測(cè)量的最小分辨率和最小可測(cè)電信號(hào)大小。靈敏度越高,萬(wàn)用表就能越準(zhǔn)確地感應(yīng)和測(cè)量輸入電信號(hào)。
靈敏度通常通過(guò)測(cè)量電阻來(lái)測(cè)量,通常以歐姆為單位。例如,如果萬(wàn)用表的靈敏度是1000歐姆,這意味著它可以測(cè)量千分之一歐姆的電阻值,這是非常準(zhǔn)確和靈敏的。
負(fù)載電壓(壓降)
萬(wàn)用表測(cè)量電路時(shí)產(chǎn)生的電壓降也稱(chēng)為內(nèi)阻。萬(wàn)用表的內(nèi)阻通常較高,因此它會(huì)將部分電壓用于自身工作和讀數(shù)顯示。這將導(dǎo)致在使用萬(wàn)用表時(shí)電路中出現(xiàn)一些電壓降,從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。
為了減少這種影響,在測(cè)量時(shí)通常需要使用內(nèi)阻高且對(duì)電路影響小的萬(wàn)用表。同樣,對(duì)于需要高測(cè)量精度的電路,我們可以考慮使用內(nèi)阻極高的精密萬(wàn)用表,例如數(shù)字顯示儀表。
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
直流電流
萬(wàn)用表可以用來(lái)測(cè)量電路中的DC電流在測(cè)量DC電流之前,必須斷開(kāi)或閉合電路,確認(rèn)測(cè)量電路穩(wěn)定,并選擇正確的測(cè)量范圍和相應(yīng)的測(cè)量范圍。選擇萬(wàn)用表的電流檔,然后將萬(wàn)用表的紅筆和黑筆串聯(lián)到電路上,這樣萬(wàn)用表就可以測(cè)量電路上的DC電流上述操作完成后,等待幾秒鐘,萬(wàn)用表上的值就是電路上的DC電流值。對(duì)于手動(dòng)選檔的萬(wàn)用表,需要手動(dòng)記錄讀數(shù),自動(dòng)選檔的萬(wàn)用表會(huì)自動(dòng)顯示當(dāng)前值。
直流電壓
萬(wàn)用表可以用來(lái)測(cè)量電路中的DC電壓,如測(cè)量電池的電壓,萬(wàn)用表的電壓檔可以選擇好(直流擋)然后用萬(wàn)用表的紅筆和黑筆測(cè)量蓄電池的兩端引線,這樣萬(wàn)用表就可以測(cè)量蓄電池的DC電壓上述操作完成后,等待幾秒鐘,萬(wàn)用表上的值即為DC電壓值。
交流電流
萬(wàn)用表主要用于用鉗形筆測(cè)量交流電流利用電磁感應(yīng)原理,可以將觸針夾在導(dǎo)線中,選擇合適的檔位進(jìn)行測(cè)量。
交流電壓
與測(cè)量DC電壓類(lèi)似,萬(wàn)用表的電壓檔也可以選擇好(交流擋)然后將萬(wàn)用表的紅筆和黑筆涂在待測(cè)電路上,這樣萬(wàn)用表就可以測(cè)量電路上的交流電壓上述操作完成后,等待幾秒鐘,萬(wàn)用表上的數(shù)值即為電路上的交流電壓。
電阻
測(cè)試電阻時(shí),首先將萬(wàn)用表中的量程開(kāi)關(guān)設(shè)置到最合適的位置,同時(shí)將紅色插頭插入V孔,黑色插頭插入COM孔。如果在測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際電阻參數(shù)超過(guò)設(shè)定電阻值,萬(wàn)用表會(huì)進(jìn)行提示“1”此時(shí),萬(wàn)用表測(cè)量必須設(shè)置在較高的位置,以確保電阻測(cè)量的準(zhǔn)確性。此外,在測(cè)量電阻值時(shí),紅筆應(yīng)連接到電氣設(shè)備插孔的正極,而黑筆應(yīng)連接到電氣設(shè)備插孔的負(fù)極。
通斷
使用r×1ω齒輪時(shí),任何唱針都連接到一端,另一支唱針接觸另一端,正常情況下會(huì)發(fā)出清脆的聲音“噠”聲。如果它不 t環(huán),線圈斷了用萬(wàn)用表的R×1K或R×100電阻進(jìn)一步測(cè)量,會(huì)發(fā)現(xiàn)其阻值為∞。
電容電感
將萬(wàn)用表連接到電容器或電感器的兩端,連接正負(fù)極,旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)選擇正確的檔位此時(shí),電容器或電感器的讀數(shù)顯示在測(cè)量界面上。
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