數(shù)字萬用表使用問題探討

摘要：本文從實(shí)用的角度出發(fā)，介紹了數(shù)字萬用表和指針萬用表的測(cè)量原理;由于使用環(huán)境和工作條件等不同，根據(jù)實(shí)際的需要選擇合適的萬用表;重點(diǎn)介紹了數(shù)字萬用表的使用方法和使用過程中注意的問題;同時(shí)為《電工電子》等課程教學(xué)提供參考，為電子初學(xué)者擬購(gòu)和使用萬用表提供幫助。

關(guān)鍵詞：指針萬用表 ?數(shù)字萬用表 ?使用 ?測(cè)試 ?注意事項(xiàng)

0 引言

指針式萬用表有著很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，在其不斷發(fā)展過程中，經(jīng)過一代又一代的改進(jìn)，可以說在電子電工的測(cè)量方面發(fā)揮了很大作用。但是，在現(xiàn)代社會(huì)，電子電工技術(shù)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)電子測(cè)量的準(zhǔn)確性和敏感性有了非常高的要求，而傳統(tǒng)的指針式萬用表在測(cè)量精度和敏感性方面已經(jīng)不能滿足需要。在這種情況下，數(shù)字萬用表的應(yīng)用，可以在很大程度上提高電子電路測(cè)量的準(zhǔn)確度，并且數(shù)字萬用表的顯示非常直觀清晰，有著較多的功能，能夠滿足大部分的測(cè)量需要。除此之外，數(shù)字萬用表還具有較小的體積，占用空間較小，重量輕攜帶方便的等優(yōu)點(diǎn)。

1 測(cè)量原理分析

1.1 指針（模擬）萬用表的測(cè)量原理。通常所說的模擬萬用表就是指的指針式萬用表，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括電阻、表頭、電池三大部分，一般來說，表頭是用磁電式直流微安表。在測(cè)量過程中，如果是測(cè)量電阻的大小，就會(huì)使用萬用表的內(nèi)部電池，電池的正極接的是黑表筆，這樣以來，電流就會(huì)從黑表筆流出，而從紅表筆流入。在測(cè)量直流電流時(shí)，可通過換擋來連接并聯(lián)電阻從而實(shí)現(xiàn)分流，分流主要是因?yàn)楸眍^的滿偏電流很小，因此用分流電阻來擴(kuò)大量程。在對(duì)直流電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要把表頭的電阻串聯(lián)?？傊?，使用指針式萬用表時(shí)，要根據(jù)測(cè)量電流的不同，而對(duì)附加電阻及其量程進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。其基本的測(cè)量原理如下圖1所示。

1.2 數(shù)字萬用表的測(cè)量原理。數(shù)字萬用表的主要組成部分包括：電源和功能/量程轉(zhuǎn)換開關(guān)、功能轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器（液晶顯示器）等。其中A/D轉(zhuǎn)換器一般都采用ICL7106雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。ICL7106采用兩次積分，第一次對(duì)輸入模擬信號(hào)V l積分，稱為采樣過程;第二次對(duì)基準(zhǔn)電壓——VEF積分，稱為比較過程。通過二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)兩次積分過程進(jìn)行計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并以數(shù)字形式顯示出來。其測(cè)量原理如圖2所示。

圖1 ?模擬萬用表的測(cè)量過程

圖2 ?數(shù)字萬用表的測(cè)量過程

2 數(shù)字萬用表的使用

2.1 直流電壓的測(cè)量。在測(cè)量直流電壓時(shí)，首先要把黑表筆插入COM插孔，在V/Ω插孔中，要使用紅表筆，在將兩只檢測(cè)筆放好后，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量直流電壓的大小，合理調(diào)整功能開關(guān)的量程范圍，不能太小，太小會(huì)導(dǎo)致萬用表的部分部件受到損害，也不能太大，如果量程過大，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量的不準(zhǔn)確。從實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)可以知道，直流電壓的測(cè)量，要注意電壓過高，防止在不清楚電壓過高的情況下，給測(cè)量人員和測(cè)量?jī)x器造成損害。

2.2 交流電壓的測(cè)量。從基本操作順序上來看，和上述直流電壓的測(cè)量基本相同，只是有一點(diǎn)，在實(shí)際交流電的測(cè)量過程中，要把功能開關(guān)調(diào)到ACV量程范圍。

2.3 直流電流測(cè)量。在測(cè)量直流電流時(shí)，要把黑表筆插入COM孔，如果是測(cè)量的最大值在200mA以內(nèi)的電流，要把紅表筆插入mA插孔。量程的選擇和設(shè)置，也要根據(jù)實(shí)際所測(cè)直流電流的大小，要把功能開關(guān)調(diào)到DCA合適的擋位。如果被測(cè)量的大于200mA但是低于20A情況下，需要把紅表筆插入20A插孔，同時(shí)還要把表筆串入待測(cè)電路。在實(shí)際測(cè)量之前，不清楚被測(cè)電流的大概范圍，為了保護(hù)萬能表，應(yīng)該將功能開調(diào)至最大量程位置處。若是萬能表的顯示屏只顯示1，就說明所測(cè)電流超出了萬能表的量程。

2.4 交流電流測(cè)量。對(duì)于交流電流的測(cè)量，基本操作順序和直流電流的測(cè)量相同，但是要注意的一點(diǎn)是要把功能開關(guān)置于ACA量程之外。

2.5 電阻的測(cè)量。電阻的主要作用，在于降低電壓和調(diào)節(jié)電流，因此電阻對(duì)于測(cè)量的準(zhǔn)確性要求較高。使用數(shù)字萬用表測(cè)量電阻，要注意提高表筆接觸的效果，防止出現(xiàn)接觸表面生銹，保證沒有其他介質(zhì)影響接觸效果，表筆的放置位置，同上面電流的測(cè)量一樣，同時(shí)，對(duì)于功能開關(guān)的控制，也要經(jīng)過分析計(jì)算，把功能開關(guān)調(diào)至置于Ω量程適當(dāng)檔位，一般來說，要根據(jù)電阻形狀的不同，合理連接電阻的兩端，若是被測(cè)電阻值超出了萬能表的量程范圍，則顯示屏就會(huì)顯示1，這種情況下，就應(yīng)該更換更大量程的數(shù)字萬能表。

2.6 電容測(cè)量。在數(shù)字萬用表的外部結(jié)構(gòu)中，并沒有設(shè)計(jì)專門測(cè)量電容的插座。因此要對(duì)電容進(jìn)行測(cè)量，則應(yīng)該把功能開關(guān)旋置于C量的合適檔位，同時(shí)要將待測(cè)電容器兩腳直接插入。若是萬用表的顯示屏顯示1，則說明被測(cè)電容值超出了量程。

2.7 三極管的測(cè)試。在對(duì)三極管進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要把功能開關(guān)置于hfe量程，根據(jù)晶體管是NPN或PNP，將集電極、基極、發(fā)射極分別插入面板上專用的相應(yīng)插孔，即可直接讀數(shù)。三極管的測(cè)量，為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，可以測(cè)量?jī)纱?，選取兩次測(cè)量結(jié)果的平均值作為最后測(cè)量數(shù)據(jù)。

3 測(cè)試中的幾點(diǎn)說明

①如果實(shí)際測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)誤差較大，同時(shí)顯示屏左下角出現(xiàn)電池標(biāo)記符號(hào)，那么就應(yīng)該更換電池了。②數(shù)字萬能表還要定期進(jìn)行校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)時(shí)要借助更高精度的電子測(cè)量?jī)x器，按照先直流檔，其次交流檔，最后電容檔的順序進(jìn)行。③在使用數(shù)字萬能表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，最好先對(duì)被測(cè)量的電壓、電流等有一個(gè)大致的掌握，以設(shè)置合適的量程。

4 使用注意事項(xiàng)

①根據(jù)實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，雖然數(shù)字萬用表的內(nèi)部有相應(yīng)的過壓、過流保護(hù)裝置，一般情況下，可以保護(hù)內(nèi)部電路不受損害，但是，在測(cè)量過程中，還需要盡量避免操作上的重大失誤，以減少測(cè)量誤差。測(cè)量人員，在使用數(shù)字萬用表之前，要熟記測(cè)量操作的基本要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，盡可能按照操作說明書和測(cè)量步驟進(jìn)行。②數(shù)字萬用表通常情況下，會(huì)設(shè)置一個(gè)15min的自動(dòng)斷電電路，其中主要的目的，在于節(jié)省電源。如果在測(cè)量過程中，超過了15min，就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)斷電，如果尚未完成實(shí)際測(cè)量任務(wù)，還需要繼續(xù)測(cè)量，那么就需要在此啟動(dòng)電源，這時(shí)需要連續(xù)按兩次電源開關(guān)才可以。內(nèi)置電池的使用，要注意節(jié)約用電，在階段性不測(cè)量時(shí)，要暫時(shí)關(guān)閉電池電源，同時(shí)，對(duì)數(shù)字萬能表的內(nèi)置電池，要定期檢查，發(fā)現(xiàn)電池電量不足的，要及時(shí)更新，防止因電池的電量不足而導(dǎo)致的測(cè)量誤差。③不可以使用數(shù)字萬能表，對(duì)人體內(nèi)的等效電阻進(jìn)行測(cè)量，主要原因是，人體和大地之間有分布電容存在，人的身體可以感應(yīng)出較強(qiáng)的50Hz交流電壓信號(hào)，這就會(huì)使得量程超過數(shù)字萬能表的范圍。

5 結(jié)語

在數(shù)字萬能表應(yīng)用越來越廣泛的今天，把握其自身特點(diǎn)和使用規(guī)則，對(duì)于提高實(shí)際測(cè)量的準(zhǔn)確性和減少測(cè)量誤差有著非常重要的作用?，F(xiàn)代電子電工技術(shù)發(fā)展非常迅速，對(duì)數(shù)字萬能表的測(cè)量精度要求也越來越高，在實(shí)際電子線路的測(cè)量過程中，僅靠數(shù)字萬能表的測(cè)量，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但是，數(shù)字萬能表在檢修線路故障、維修電路板等方面還發(fā)揮著很重要的作用。因此要充分利用其優(yōu)點(diǎn)，提高電子測(cè)量工作的效率。

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作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)明忠（1970-），男，福建福清人，援藏干部，工程碩士，高級(jí)講師，高級(jí)技師，電子信息與通信工程專業(yè)，曾任福建省僑興輕工學(xué)校機(jī)電科科長(zhǎng)，現(xiàn)任西藏林芝地區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校副校長(zhǎng)。