和初学者谈指针式万用表

传统的指针式万用表具有结构简单、读数方便、用途广泛、价格便宜的特点。本文向初学者介绍这类万用表的测试原理和选购问题。

一、测量原理



1．表头万用表表头采用磁电式微安表，表头灵敏度(满刻度电流)通常为10—1000uA。灵敏度高的表头易于做成电压灵敏度高，电阻倍率大的万用表。如MF10万用表采用10uA表头，其100V以下各挡电压灵敏度达100k／v，还有R×100k的电阻挡。

2．直漉电流测量原理一只表头本身就是一只直流电流表，但测量范围不能大于它的满刻度电流。要扩大量程，可以在表头上并联电阻实行分流。理论上可以采用图1(a)的独立分挡式电路，但这种电路有一个很大缺点，就是在换挡时，如果转换开关接触不良，被测电流便全部流入表头，使表头烧坏。因此一般采用图1(b)所示的闭路抽头式电路，各分挡电阻与表头内阻串联，形成闭合电路，可克服1(a)电路之缺点。直流电流量程越大，并联的分流电阻越小，电流表内阻就越小。

3．直流电压刹量原理表头有一定的内阻，直流电流流过表头内阻产生一定电压降，因此一只表头也相当于一只电压表。但量程有限，只有几毫伏至几十毫伏，因此需要扩程。扩程的方法是串联电阻，将大部分电压降掉，使表头上只有很小的电压。扩程可采用图2(a)的独立分挡式或图2(b)的串联抽头式之电路，现代万用表多采用图2(b)之电路，它的高电压挡倍率电阻建立在低压挡上，或者说，低压挡倍率电阻是高压挡倍率电阻的抽头。量程越大，倍率电阻也越大，因此，大量程挡内阻高于低量程挡内阻。

4．交流电流和交流电压测量原理

磁电式表头只能指示直流电流。测量交流电流是将交流经整流转变成直流电流再测量。常用的整流电路有半波式和全波式，并都采用先分流、后整流的方式，其好处是即使被测电流较大，但流过整流元件的电流却较小，对整流元件的要求可以降低。图3(a)是半波整流电路，D1是整流元件，D2是表头保护元件。图3(b)是全半波整流电路。多数万用表没有交流电流挡。

测交流电压时。其整流装置与交流电流测量共用一套装置，扩程电阻就用直流电压测量时的扩程电阻。当交、直流电压挡有不同的量程时，才另设计不同的扩程电阻。





5．电阻测量原理

电阻测量是直接应用欧姆定律，原理4。设E为电池电压，Rg为表头内阻，R是调零电位器。当Rx=0即两表笔短路时，调节R使指针满偏转，则满度电流Im=E／(Rg+R)，此处刻度标0Ω。当接入Rx时，I=E／(Rg+R+Rx)。式中E、Rg是定值，R在调零后也是定值，因此不同的Rx与不同的I值一一对应，可在表盘上标出欧姆刻度。当Rx=Rg+R时(Rg+R是表的综合内阻)，I=E／2(Rg+R)=Im／2，这时指针指在表盘几何中心位置，所以表盘几何中心所标的阻值(中值电阻)等于表的内阻。又因为I与Rx不成比例，所以欧姆刻度是不均匀的。Rx越大，刻度越密，越不能精细读出。因此，电阻测量电路都按十进制分挡，在R×10挡，综合内阻扩大10倍，在R×100挡，综合内阻扩大100倍等等。分挡方法是在各挡接入不同的电阻值。

二、万用表的选购

一般万用表均有上述的I、V、Ω测量功能，但有些万用表为了适合不同用户的需要，还增加了电平dB、电感L、电容c、晶体管hFE、低欧挡DΩ(1Ω以下)等功能以及其它功能。有的万用表为了提高性能。采用了集成运算放大器电路。采用集成运放的万用表具有高灵敏度、高输入阻抗、高精度、能测小信号的特点。万用表型号繁多，功能各异，选购万用表应根据实际需要，从功能、指标、价格等方面综合考虑。