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指针式万用表
指针式万用表是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)。
工作原理
万用表的基本工作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。
测量直流电流
如图1中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。
测量直流电压
如图1中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。
测量交流电压
如图1中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。
测量电阻
如图1中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。
使用方法
(1)测试前,首先把万用表放置水平状态,并视其表针是否处于零点(指电流、电压刻度的零 点),若不在,则应调整表头下方的“机械零位调整”,使指针指向零点。
(2)根据被测项,正确选择万用表上的测量项目及量程开关。
如已知被测量的数量级,则就选择与其相对应的数量级量程。如不知被测量值的数量级,则 应从选择最大量程开始测量,当指针偏转角太小而无法精确读数时,再把量程减小。一般以指针偏转角不小于最大刻度的30%为合理量程。
用作电流表
①
把万用表串接在被测电路中时,应注意电流的方向。即把红表笔接电流流入的一端,黑表笔接电流流出的一端。
如果不知被测电流的方向,可以在电路的一端先接好一支表笔,另一支表笔在电路的另—端轻轻地碰一下,如果指针向右摆动,说明接线正确;如果指针向左摆动(低于零点),说明接线不正确,应把万用表的两支表笔位置调换。
②在指针偏转角大于或等于最大刻度30%时,尽量选用大量程档。因为量程愈大,分流电阻愈小,电流表的等效内阻愈小,这时被测电路引入的误差也愈小。
③在测大电流(如500mA)时,千万不要在测量过程中拨动量程选择开关,以免产生电弧,烧坏转换开关的触点。
用作电压表
①
把万用表并接在被测电路上,在测量直流电压时,应注意被测点电压的极性,即把红表笔接电压高的一端,黑表笔接电压低的一端。
如果不知被测电压的极性,可按前述测电流时的试探方法试一试,如指针向右偏转,则可以进行测量;如指针向左偏转,则把红、黑表笔调换位置,方可测量。
②与上述电流表一样,为了减小电压表内阻引入的误差,在指针偏转角大于或等于最大刻度的30%时,测量尽量选择大量程档。因为量程愈大,分压电阻愈大,电压表的等效内阻愈大,这对被测电路引入的误差愈小。如果被测电路的内阻很大,就要求电压表的内阻更大,才会使测量精度高。此时需换用电压灵敏度更高(内阻更大)的万用表来进行测量。
③在测量交流电压时,不必考虑极性问题,只要将万用表并接在被测两端即可。另外,一般也不必选用大量程档或选高电压灵敏度的万用表。因为一般情况下,交流电源的内阻都比较小。值得注意的是被测交流电压只能是正弦波,其频率应小于或等于万用表的允许工作频率,否则就会产生较大误差。
④不要在测较高的电压(如220V)时拨动量程选择开关,以免产生电弧,烧坏转换开关关的触点。
⑤在测量大于或等于100V的高电压时,必须注意安全。最好先把—支表笔固定在被测电路的公共地端,然后用另一支表笔去碰触另一端测试点。
⑥在测量有感抗的电路中的电压时,必须在测量后先把万用表断开再关电源。不然会在切断电源时,因为电路中感抗元件的自感现象,会产生高压而可能把万用表烧坏。
用作欧姆表
①测量时应首先调零。即把两表笔直接相碰(短路),调整表盘—下面的零欧调整器 使指针正确指在0欧处。这是因为内接干电池随着使用时间加长,其提供的电源电压会下降,在Rx=0时,指针就有可能达不到满偏,此时必须调整Rw,使表头的分流电流降低,来达到满偏电流Ig的要求。
②为了提高测试的精度和保证被测对象的安全,必须正确选择合适的量程档。一般测电阻时,要求指针在全刻度的20%—80%的范围内,这样测试精度才能满足要求。
由于量程档不同,流过只Rx上的测试电流大小也不同。量程档愈小,测试电流愈大,否则相反。所以,如果用万用表的小量程欧姆档RX1,RX10去测量小电阻Rx(如毫安表的内阻),则Rx上会流过大电流,如果该电流超过了Rx所允许通过的电流,Rx会烧毁,或把毫安表指针打弯。所以在测量不允许通过大电流的电阻时,万用表应置在大量程的欧姆档上。同时量程档愈大,内阻所接的干电池电压愈高,所以在测量不能承受高电压的电阻时,万用表不宜置在大量程的欧姆档上。如测量二极管或三极管的极间电阻时,就不能把欧姆档置在Rxl0k档,不然易把管子的极间击穿。只能降低量程档,让指针指在高阻端。但前面已经指出电阻刻度是非线性的,在高阻端的刻度很密,易造成误差增大,
③用作欧姆表使用时,万用表内接干电池,对外电路而言,红表笔接干电池的负极,黑表笔接干电池的正极。
④测量较大电阻时,手不可同时接触被测电阻的两端,不然,人体电阻就会与被测电阻并联,使测量结果不正确,测试值会大大减小。另外,要测电路上的电阻时,应将电路的电源切断,不然不但测量结果不准确(相当再外接—个电压),还会使大电流通过微安表头,把表头烧坏。同时,还应把被测电阻的一端从电路上焊开,再进行测量,不然测得的是电路在该两点的总电阻。
(3)使用完毕不要将量程开关放在欧姆挡上。为了保护微安表头,以免下次开始测量时不慎烧坏表头。测量完成后,应注意把量程开关拨在直流电压或交流电压的最大量程位置,千万不要放在欧姆档上,以防两支表笔万—短路时,将内部干电池全部耗尽。
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。使用万用表时应注意如下事项:
(1)测量电流与电压不能旋错挡位。如果误将电阻挡或电流挡去测电压,就极易烧坏电表。万用表不用时,最好将挡位旋至交流电压最高挡,避免因使用不当而损坏。
(2)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。
(3)如果不知道被测电压或电流的大小,应先用最高挡,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。所选用的挡位愈靠近被测值,测量的数值就愈准确。
(4)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。
(5)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。
(6)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。
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