第2章模拟指示仪表(1)磁电系

1、2.1、电工仪表的基本知识、电工仪表的基本知识l电工仪表的种类电工仪表的种类l电测量指示仪表的组成及基本原理电测量指示仪表的组成及基本原理测量各种电、磁量的仪表、仪器统称为测量各种电、磁量的仪表、仪器统称为电工仪表电工仪表。n基本上可以分成三大类：基本上可以分成三大类：一、电工仪表的分类一、电工仪表的分类模拟仪表模拟仪表数字仪表数字仪表比较仪表比较仪表n模拟指示仪表模拟指示仪表 ：比较仪器比较仪器 ：数字仪表：数字仪表： 模拟指示仪表又称直读仪表，模拟指示仪表又称直读仪表，常装有指针，常装有指针，根据指针在标尺上的位置读出被测量。如各种交根据指针在标尺上的位置读出被测量。如各种交直流电流表、电

2、压表、功率表、万用表。直流电流表、电压表、功率表、万用表。 用数字直接显示出被测量的数值，表内有数用数字直接显示出被测量的数值，表内有数字电路构成，也是一种直读式仪表。字电路构成，也是一种直读式仪表。用比较法测量的仪表，如各类电桥测量仪表。用比较法测量的仪表，如各类电桥测量仪表。n按准确度等级可分为：按准确度等级可分为：.1、.2、.5、.0、.5、.5、.0 七级。七级。n 按读数装置：可分为指针式、光指示式按读数装置：可分为指针式、光指示式n 按工作原理：分为磁电系、电磁系、电动系、按工作原理：分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系等。感应系、静电系等。n 按外壳防护性能按外壳防护性能

3、:如防尘、防爆、防水等如防尘、防爆、防水等n 按使用方式：可分为安装式、便携式等按使用方式：可分为安装式、便携式等 在国家标准中规定了各类仪表技术性能，主要在国家标准中规定了各类仪表技术性能，主要指标有：指标有：n仪表灵敏度仪表灵敏度n仪表准确度仪表准确度n仪表的阻尼时间仪表的阻尼时间n机表的功率损耗机表的功率损耗n仪表的坚固性与可靠性仪表的坚固性与可靠性n电工仪表的表面标记电工仪表的表面标记 n 型号定义型号定义 携带式仪表的型号组成携带式仪表的型号组成开关板式仪表的型号组成开关板式仪表的型号组成电流表电流表安培表安培表 电压表电压表 千伏表千伏表 功率表功率表瓦特表瓦特表 电能表电能表电度

4、表电度表 毫安表毫安表 测量线路测量线路的作用是把被测量的作用是把被测量x x转换为测量机构可接受的转换为测量机构可接受的过渡量过渡量y y（例如转换为电流）；然后，再通过测量机构把过（例如转换为电流）；然后，再通过测量机构把过渡量转换为指针的角位移渡量转换为指针的角位移 。 测量机构测量机构（俗称表头俗称表头）是电测量指示仪表的核心，没有是电测量指示仪表的核心，没有测量机构就不成为电测量指示仪表，而测量线路则根据被测测量机构就不成为电测量指示仪表，而测量线路则根据被测对象的不同而配置，如果被测对象可以直接为测量机构接受，对象的不同而配置，如果被测对象可以直接为测量机构接受，也可以不配置测量线

5、路。例如变换式仪表，就是用磁电系仪也可以不配置测量线路。例如变换式仪表，就是用磁电系仪表作为测量机构。下面着重讨论一下测量机构的组成。表作为测量机构。下面着重讨论一下测量机构的组成。被测量被测量x测量线路测量线路Y=f(x)过渡电量过渡电量指针偏转角指针偏转角 =F(y)=(x)测量机构测量机构n固定部分固定部分n可动部分可动部分产生转动力矩的驱动装置产生转动力矩的驱动装置 为了使电测量指示仪表的指针能够在为了使电测量指示仪表的指针能够在被测量的作用下产生偏转，就必须有一个被测量的作用下产生偏转，就必须有一个能产生转动力矩的驱动装置，不同类型的能产生转动力矩的驱动装置，不同类型的仪表，驱动原理

6、也不一样仪表，驱动原理也不一样 产生反作力矩产生反作力矩的控制装置的控制装置 如果测量机构只有驱动装置，而没有控制装置，则不论被测量x是大还是小，可动部分在转动力矩作用下，总是偏转到尽头，好象一杆不挂秤砣的秤，不论被测重量多大，秤秆总是向上翘起。W-反作用力矩系数；反作用力矩系数；M= W-可动部分偏转角；可动部分偏转角；n产生阻尼力矩产生阻尼力矩d d的阻尼装置的阻尼装置n可动部分具有一定的转动惯量，会造成可动部分具有一定的转动惯量，会造成指针在平衡位置附近来回摆动。指针在平衡位置附近来回摆动。n常用的阻尼装置有两种，一种是空常用的阻尼装置有两种，一种是空气阻尼器，另一种是电磁阻尼气阻尼器，

7、另一种是电磁阻尼n为了尽快读数，测量机构必须设有吸收为了尽快读数，测量机构必须设有吸收这种振荡能量的阻尼装置，以便产生与可这种振荡能量的阻尼装置，以便产生与可动部分运动方向相反的力矩，即阻尼力矩。动部分运动方向相反的力矩，即阻尼力矩。 除了以上三种主要装置外，还应有指示除了以上三种主要装置外，还应有指示装置，即指针式的装置，即指针式的指针指针与与度盘度盘、光标式的、光标式的光路系统和刻度尺、光路系统和刻度尺、调零器调零器、平衡锤平衡锤、止止动器、外壳动器、外壳等部分。等部分。n内容提要：内容提要：u磁电系仪表工作原理磁电系仪表工作原理 u磁电系仪表特性及其应用磁电系仪表特性及其应用u磁电系仪表

8、结构磁电系仪表结构 用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。 当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展，使仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展，使它的性能日益提高。它的性能日益提高。 它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非相位等

9、其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。电量，例如温度，压力等。 测量机构结构分类：测量机构结构分类：n外磁式测量机构如外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放图，由于永久磁铁放在可动线圈之外，所在可动线圈之外，所以称为以称为外磁式外磁式。n整个结构为两大部分，整个结构为两大部分，即即固定部分固定部分和和可动部可动部分。分。 磁电系仪表根据磁磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为路形式的不同，分为外外磁式磁式，内磁式内磁式和和内外磁内外磁结合式结合式三种结构。三种结构。n固定部分：固定部分： 由永久磁铁由永久磁铁 、极掌极掌 、和固定在和固定在支架上的圆柱形铁支架上的圆柱形铁心心5构

10、成。构成。 磁铁由硬磁磁铁由硬磁材料做成；材料做成； 而极掌与铁而极掌与铁心则用导磁很高心则用导磁很高的软磁材料做成。的软磁材料做成。铁心放在极掌之铁心放在极掌之间，并与极掌形间，并与极掌形成一个磁场均匀成一个磁场均匀的环形气隙。的环形气隙。n可动部分可动部分 由绕在铝框架上由绕在铝框架上的可动线圈、线的可动线圈、线圈两端的两个半轴圈两端的两个半轴3、与转轴相连的指针与转轴相连的指针8、平衡锤平衡锤6以及游丝以及游丝7所组成。整个可动所组成。整个可动部分支承在轴承上，部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙线圈位于环形气隙之中。之中。 内磁式磁电内磁式磁电系仪表的结构见系仪表的结构见图图1-1-2。

11、 它与外磁式的它与外磁式的区别在于把永久磁区别在于把永久磁铁铁4做成圆柱形，并做成圆柱形，并放在可动线圈之内放在可动线圈之内。 采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种个结构比较紧凑，成本较低，所以

12、与外磁式相比，是一种比较先进的结构。比较先进的结构。 内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如时也采用张丝结构，例如3636型的直流表。型的直流表。 内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。（用左手法则

13、（用左手法则判断判断F的方向）的方向） 磁电系仪表磁电系仪表的阻尼力矩有两的阻尼力矩有两种：种： 由可动部由可动部分的铝框架产生分的铝框架产生的阻尼力矩；的阻尼力矩； 为了加速可动部分停在平衡位置的过程，仪表还必须有为了加速可动部分停在平衡位置的过程，仪表还必须有阻尼力矩（阻尼力矩（左手判断左手判断） 由线圈和由线圈和外电路闭合成回外电路闭合成回路时产生的阻路时产生的阻尼力矩。尼力矩。 当铝架在磁当铝架在磁场中运动时，闭场中运动时，闭合的铝架切磁力合的铝架切磁力线产生感应电流线产生感应电流ie，这个涡流与，这个涡流与磁场相互作用产磁场相互作用产生一个电磁阻尼生一个电磁阻尼力矩力矩a，使指，使指

14、针较快停在读数针较快停在读数位置。位置。 1. 1.当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。产生转动力矩使线圈转动。2.2.反作用力矩通常由游丝产生。反作用力矩通常由游丝产生。 3. 3.阻尼力矩由线圈的铝框产生阻尼力矩由线圈的铝框产生：铝框转动切割磁力线从而：铝框转动切割磁力线从而产生感生电流。产生感生电流。电流路径：接线柱电流路径：接线柱 游丝游丝 可动线圈可动线圈 游丝游丝 接线柱接线柱可动线可动线圈圈通电通电永久磁永久磁铁作用铁作用产生转产生转动力矩动力矩带动指带动指针偏转针偏转 Ix 磁电系仪表的游丝一般

15、有两个，而且两个游丝的绕向相磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动反，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。当反作用力矩与转动力矩平衡时，指针停住。线圈的引线。当反作用力矩与转动力矩平衡时，指针停住。（2）游丝反作用力矩）游丝反作用力矩 ： = W （1-1-2）（1）电磁转矩：）电磁转矩： M = 2I0BLNr = I0 BAN （1-1-1）I0通过线圈的电流；通过线圈的电流；B工作气隙中磁场的磁感应强度；工作气隙中磁场的磁感应强度；A线圈有效面积线圈有效面积=2Lr。N线圈的匝数；线圈的匝数；L线圈有效

16、边长；线圈有效边长；W 游丝反作用力矩系数，游丝反作用力矩系数， 线圈偏转角。线圈偏转角。 灵敏度灵敏度Si由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流圈的电流 I0 成正比。成正比。（3）偏转角偏转角：式中式中Si电流灵敏度电流灵敏度 00002IWIWBNAIWBLNr000ISIWi结论结论： I0两力矩平衡两力矩平衡 M = M 得（1）准确度高：游丝可选准确度高：游丝可选W较大，尖端半轴摩擦力可忽略较大，尖端半轴摩擦力可忽略； 永久磁铁的永久磁铁的B强，

17、受外磁干扰小强，受外磁干扰小。（2）灵敏度高：灵敏度高：SI，永久磁铁产生的永久磁铁产生的B较强，且气隙小。较强，且气隙小。（3）刻度均匀：刻度均匀： I0，可得到线性刻度。可得到线性刻度。（4）功耗小：流过仪表的电流较小。功耗小：流过仪表的电流较小。（5）过载能力小：电流经过游丝，游丝过载易发热，改变过载能力小：电流经过游丝，游丝过载易发热，改变W。（6）只能测量直流只能测量直流：转动力矩方向与转动力矩方向与I0流向有关，交流流向有关，交流M0。 如果可动线圈通入交流电，转矩的方向也会随之变如果可动线圈通入交流电，转矩的方向也会随之变化。指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于化。指针

18、偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动。处不动。 磁电系仪表的平均转矩为零，磁电系仪表的平均转矩为零，所以不能用于测量交所以不能用于测量交流，只有配上整流电路后才能流，只有配上整流电路后才能测量测量交流。交流。TTmtdtBNAITmdtTmM000sin11 满偏电流满偏电流（ 表头量程）表头量程）Ig一般几十一般几十A几十几十mA 表头内阻表头内阻Rg = 线圈电阻线圈电阻+游丝直流电阻游丝直流电阻 ，一般为几十欧一般为几十欧 几百欧几百欧。 注意：注意：表头内阻不能直接用万用表欧

19、姆档测量，表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，否则会烧毁表头线圈。否则会烧毁表头线圈。？ 磁电系测量机构的指针偏转角磁电系测量机构的指针偏转角 与流过动圈的与流过动圈的电流电流Io成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流表。的电流表。 若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所能接受的小电流。通常采用能接受的小电流。通常采用分流器分流器达

20、到此目的。达到此目的。磁电系电流表测量机构并联电阻磁电系电流表测量机构并联电阻微安表和毫安表的测量电路如图微安表和毫安表的测量电路如图1-2-1所示。其中，所示。其中，Rw/2 是一个游丝的是一个游丝的电阻，电阻，Ro是可动线圈的是可动线圈的电阻，电阻，A、B两端是电流两端是电流表的两个接线端钮。表的两个接线端钮。有有 = SiIo = SiIx ， 可由指针的偏转角可由指针的偏转角读得电流的大小。读得电流的大小。1、微、毫安表、微、毫安表当被测电流的值大于当被测电流的值大于100mA时，应采用分流器降时，应采用分流器降低流经游丝的电流，测量电路如图低流经游丝的电流，测量电路如图1-2-2所示

21、。所示。 （仍与被测电流成正比仍与被测电流成正比）Rf是与测量机构相并是与测量机构相并联的分流器电阻，联的分流器电阻， Ro是测量机构等效电阻。是测量机构等效电阻。) 121 ( xfofioiIRRRSIS 分流分流公式公式多量限电流表的电路形式多量限电流表的电路形式如图如图1-2-3所示，所示， 开关选择量限开关选择量限1和量限和量限2时，则被测最大电流分别为时，则被测最大电流分别为Im1和和Im2：03232102IRRRRRRIfffffm032132101IRRRRRRRIffffffm可见：可见： I0为确定值，而为确定值，而Im3Im2Im1；偏转角仍正比于偏转角仍正比于 Im1

22、，Im2，Im3。分流分流公式公式Im1Im2 分流器电流的增大，分流器的功率损耗分流器电流的增大，分流器的功率损耗也要加大，相应就要加大尺寸。一般电流不也要加大，相应就要加大尺寸。一般电流不大的可做成大的可做成内附式内附式，直接装在仪表内部。电，直接装在仪表内部。电流大的，做成单独装置，称为流大的，做成单独装置，称为外附式，外附式，如图如图 外附分流器上一般不标明电阻值，而标明外附分流器上一般不标明电阻值，而标明“额定电流额定电流”和和“额定电压额定电压”。额定电流是指电流表量限扩大后的最大。额定电流是指电流表量限扩大后的最大电流值；额定电压是指当分流器工作在额定电流下，分流电流值；额定电压

23、是指当分流器工作在额定电流下，分流器电位端钮两端的电压值。常用规格有器电位端钮两端的电压值。常用规格有30mv、45mv、75mv、100mv等等。 从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫电流端电流端，与负载串联，另一对在内侧，叫与负载串联，另一对在内侧，叫电位端电位端，与测量机构并联。，与测量机构并联。这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接触电阻对测量误差的影响。触电阻对测量误差的影响。【补充例题补充例题】若有一个原量限为若有一个原量限为1A，内阻为，内阻为0.1W W的电流的电流表表,要扩大

24、量限到要扩大量限到100A,应选什么规格的分流器？应选什么规格的分流器？求分流器端电压：求分流器端电压： 应选应选100mV, 100A的分流器。的分流器。fffxRRRRRII000 解：解： 求分流器阻值求分流器阻值 ：由图由图122可得可得W W mRIIRoxof11 . 01001U = Rf If m Rf Ixm = 100mV数称为分流系称为分流系令令fofoxfRRRRIIK Io=Ix(Rf/Ro+Rf)【补充例题【补充例题 】 有一只磁电系表头，满偏电流为有一只磁电系表头，满偏电流为500A，内阻为，内阻为500，现在要把它制成限量为，现在要把它制成限量为1A的的电流表，

25、问应选阻值为多少的分流电阻？电流表，问应选阻值为多少的分流电阻？解：根据分流系数定义解：根据分流系数定义：20005001060 IIkmxf分流电阻为分流电阻为 Rf = R0 /Kf = 250 mW Wn电压表应与负载并联电压表应与负载并联n电流表应与负载串联电流表应与负载串联 磁电系测量机构的偏转角磁电系测量机构的偏转角与流过它的电流成正比。与流过它的电流成正比。由于测量机构的内阻由于测量机构的内阻R0固定，根据固定，根据=IR，也与也与U成正比，成正比，即即S Sv v = S= Si iRR0 0 测量机构电压灵敏度。测量机构电压灵敏度。 故磁电系测量机构故磁电系测量机构（即表头）

26、（即表头）同时也是一个最简单的同时也是一个最简单的电压表。但直接测量时只能测量较低的电压（不超过电压表。但直接测量时只能测量较低的电压（不超过mvmv级）。级）。xvxiiUSRUSIS00测量机构串接电阻测量机构串接电阻由于以上原因，磁电系测量机构组成电压表由于以上原因，磁电系测量机构组成电压表：磁电系测量机构的指针偏转角只与流过可动线圈的电流有关，磁电系测量机构的指针偏转角只与流过可动线圈的电流有关，因此，必须把被测电压变换成与电压成正比的电流才能用磁电系因此，必须把被测电压变换成与电压成正比的电流才能用磁电系测量机构测量，常用的测量机构测量，常用的方法是串联附加电阻方法是串联附加电阻。电

27、压表的测量电压表的测量电路如图电路如图1-6所示，所示，电压表的指针偏转电压表的指针偏转角表示为角表示为式中，式中，Rv为附加电阻为附加电阻；Ux为被测电压。为被测电压。(1-2-4)vxiiRRUSIS00多量限电压表的测量电路如图多量限电压表的测量电路如图1-2-7所示。附加电阻越所示。附加电阻越大，电压量限越高。大，电压量限越高。附加电阻也有内附和外附之分。量限低附加电阻也有内附和外附之分。量限低于于600V的电压表采用内附附加电阻，如图的电压表采用内附附加电阻，如图1-2-7所示，用开关切换量限。所示，用开关切换量限。在我国的国家标准中规定，通用附加电阻在我国的国家标准中规定，通用附加

28、电阻的额定电流值有：的额定电流值有：0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、5.0、7.5、15、30和和60mA，共，共10种。种。 附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意味着功耗越小。小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多味着功耗越小。小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多量程电压表可以把附加电阻做成分段式。有时附加电阻也量程电压表可以把附加电阻做成分段式。有时附加电阻也称为倍压器。称为倍压器。 例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为200A，内阻为内阻为300，欲改成，欲改成60量程的电压表，应接多大附

29、加量程的电压表，应接多大附加电阻。电阻。解：解：W W K3001020060IURIUR)RR(IU60m00mvVoom得得由由 （1）电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，测量误差越小（测量误差越小（电流表呢？电流表呢？）。）。 （2）电压表各量程内阻与相应电压量程的比值电压表各量程内阻与相应电压量程的比值是一个常数（是一个常数（也称为电压灵敏度，但不是也称为电压灵敏度，但不是Sv），单），单位为位为“/V”，此值常标注于刻度盘上。是电压表的，此值常标注于刻度盘上。是电压表的重要参数，其值越大越好。重要参数，其值越大越好。（3）满偏电流是）满偏电流是

30、“V”的倒数的倒数 ：I0m = V （1）磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量）磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量极微小极微小的电流或电压。的电流或电压。 （2）磁电系检流计分为动圈式（磁铁固定、线圈可磁电系检流计分为动圈式（磁铁固定、线圈可动）和动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）动）和动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）两种。两种。 检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指零用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指零仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表

31、仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表常数。常数。 （3）检流计结构如图：检流计结构如图： 检流计用吊丝代替游检流计用吊丝代替游丝，动圈丝，动圈3由吊丝由吊丝1悬挂，悬挂，吊丝既作为支撑，也产生吊丝既作为支撑，也产生反作用力矩和引导电流。反作用力矩和引导电流。 1 吊丝或张丝，吊丝或张丝，2反反射镜，射镜，3可动线圈，可动线圈， 4磁磁铁，铁，5铁心。铁心。（2）用张丝或吊丝，以消除摩擦误差；）用张丝或吊丝，以消除摩擦误差； 磁电系检流计的重要特征是磁电系检流计的重要特征是灵敏度高灵敏度高，在结构上与，在结构上与普通磁电系指示仪表的区别在于：普通磁电系指示仪表的区别在于： （3）采用

32、光反射的指示装置，进一步提高检流）采用光反射的指示装置，进一步提高检流计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。 （1）采用无骨架动圈，以便尽量缩小磁路的工作）采用无骨架动圈，以便尽量缩小磁路的工作气隙；气隙； （1 1）使用）使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。时要轻拿轻放，以防吊丝振断。 （2 2）使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装）使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。置的，用前应调好水平。 （3 3）不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损）不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈坏检流计线圈 （1）万用电表又叫）

33、万用电表又叫繁用表繁用表或或多用表多用表，它具有，它具有多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，是电工、电子测量中最常用的工具、在电气维修是电工、电子测量中最常用的工具、在电气维修和调试工作中被广泛应用。和调试工作中被广泛应用。 （2）一般万用表可以测量直流电流、直流电）一般万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和直流电阻、音频电平等电量。有压、交流电压和直流电阻、音频电平等电量。有的万用表还可以测量交流电流、电容、电感以及的万用表还可以测量交流电流、电容、电感以及晶体管晶体管值、频率等参量。值、频率等参量。 万用表有指针式和数字式。万用表有指针

34、式和数字式。指针式指针式万用表是以表头为核万用表是以表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。数数字式字式多用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，多用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便。读取方便。万用表万用表组成：组成：表头表头（即（即测量机构，测量机构，它是磁电系微安表，全它是磁电系微安表，全偏转电流是偏转电流是40100）测量电路测量电路；转换开关转换开关（测量量限、（测量量限、对象，交直流切换）；对象，交直流切换）；调零旋钮调零旋钮（测电阻）（测电阻）插孔插孔（用于大量限等）。（用于大量限等）。M

35、F107型万用电表的电路结构如下图所示。仪表共型万用电表的电路结构如下图所示。仪表共有有30个量限个量限,磁电系微安表的全偏转电流为磁电系微安表的全偏转电流为40 A。表头表头测电流测电流测电压测电压转换开关转换开关测电阻测电阻插孔插孔DC/ACMF107型型万用表测量直流万用表测量直流电流的分解电路电流的分解电路图如图图如图1-3-2所示。所示。分流电阻分流电阻表头表头I IXI IfI I0 这是一个阶这是一个阶梯分流器组成的梯分流器组成的多量限电流表。多量限电流表。但流过表头中的但流过表头中的全偏转电流全偏转电流Io为为40 A不变。不变。开关开关SA在触点在触点1位置时位置时,分流系数

36、分流系数Kf1为：为：6250R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+W3+W2+W1+RgR1+R2当开关当开关SA在触点在触点2位置时，分流系数位置时，分流系数Kf2为：为：011IIKxf此时电流量限为此时电流量限为 ： Ix1m= I0Kf 1 = 40 A6250= 250mA022IIKxf6253217131RRRRWRgii此时的电流量限为：此时的电流量限为：mAAIKIfmx2540625022 用用D1、D2 进行进行半波整流。半波整流。 若测量交流，必若测量交流，必须经过整流须经过整流MF107型万用表测量交流型万用表测量交流电流的分解电路如电流的分解电路如图图1-3-

37、4所示。所示。表头表头半波整流半波整流 与测量直流电流与测量直流电流相比相比,同一开关触点同一开关触点（但线路只共用一部（但线路只共用一部分）对应的分）对应的交流电流量限比直流量限大一倍。交流电流量限比直流量限大一倍。量限扩量限扩大一倍大一倍AC/DC转换转换表头的偏转角表头的偏转角 与被测电流的关系为与被测电流的关系为2sin1200pTimiiISttdITSIS Ip = 2 I0 , Io流过表头的直流电流。流过表头的直流电流。式中式中, IP为交流电流的平均值为交流电流的平均值; 需要说明，测量交流时虽然和测直流时是同一个表头需要说明，测量交流时虽然和测直流时是同一个表头和按键触点，

38、但内部电路并不相同，计算公式也不相同（和按键触点，但内部电路并不相同，计算公式也不相同（推导见教材推导见教材P23），当然对应的量限就不一样了（交流），当然对应的量限就不一样了（交流大一倍）。大一倍）。=SiIo直流电压测量的分解电路如图直流电压测量的分解电路如图1-3-3所示。所示。表头表头附加电阻附加电阻量限选择开关量限选择开关万用表直流电压档的重要指标之一是万用表直流电压档的重要指标之一是电压灵敏度电压灵敏度W W/V ，即每伏被测电压仪表的内阻是多少欧，在仪，即每伏被测电压仪表的内阻是多少欧，在仪表的不同档，其值不同。表的不同档，其值不同。 例如：在例如：在0.5V挡，挡，W W/V

39、= 104/0.5 = 20000， 选择开关在不同位置，接入的附加电阻将不同，选择开关在不同位置，接入的附加电阻将不同，接入的附加电阻愈大，电压量限愈高。接入的附加电阻愈大，电压量限愈高。而在而在2.5V挡，挡，W W/V = 25000/2.5 = 10000。 实际上，实际上，W W/V值就是表头满偏时的电流值就是表头满偏时的电流IxM的倒数。的倒数。正弦有效值：正弦有效值： TdtiTI021全波整流平均值：全波整流平均值：IdtiTITp9.010 即即022.211.1IIkIIpp K称为波形系数称为波形系数 万用表测量交流时，刻度尺仍然需用万用表测量交流时，刻度尺仍然需用有效值

40、有效值刻度，但流过刻度，但流过表头的是表头的是半波整流半波整流的直流脉动电流，而测量机构是按的直流脉动电流，而测量机构是按直流直流电流电流设计的，前面直流相关计算公式，须进行换算。设计的，前面直流相关计算公式，须进行换算。交流电压测量交流电压测量的分解电路如图的分解电路如图1-3-5所示。所示。 与测量直流电压与测量直流电压相比相比, 同一量限开同一量限开关触点（但附加电关触点（但附加电阻不相同）对应的阻不相同）对应的交流电压量限比直交流电压量限比直流大一倍流大一倍。开关开关B在触点在触点7位置时位置时,考虑到半波整流的作用考虑到半波整流的作用,由以上分由以上分析可知析可知,表头满偏转时的未被

41、整流的被测电流的有效表头满偏转时的未被整流的被测电流的有效I=2.22Io =8.88 A,由图由图1-3-5可见可见,此时此时所以，流入仪表的电流：所以，流入仪表的电流：Ix = 2.25I=2.258.88 A = 200 A，25. 250002 .112661283767 RRRRRRRRRRIIksgPVDpsxfW W / V值为值为 1 / Ix = 5000。电压量限为：电压量限为：VRRRRRRRRRRRRRRRRRIRIUgPDPsgPDPsxX5)(12837612837610 磁电系万用表测量电阻的原理电路图如图磁电系万用表测量电阻的原理电路图如图1-2-8a 。欧姆档

42、刻度欧姆档刻度（非线性）（非线性）被测被测电阻电阻表表头头原理电路原理电路电池电池其中其中,磁电系测量机构是磁电系微安磁电系测量机构是磁电系微安(或毫安或毫安)电流表电流表,电流电流表电阻为表电阻为 Ro, E是电池电压。根据欧姆定律是电池电压。根据欧姆定律,流过仪表的电流流过仪表的电流 xRREI00并且可以直接用被测电阻并且可以直接用被测电阻Rx来标度。来标度。由于由于Rx与与成反比关成反比关系系,欧姆表头的刻度很不均匀欧姆表头的刻度很不均匀，如图，如图1-2-8b所示。所示。若电源电压一定若电源电压一定, 电路中的电流和被测电阻成反比电路中的电流和被测电阻成反比, 仪仪表的偏转角可以写成

43、表的偏转角可以写成xiRREWIS000（1-2-4）当当Rx= Ro= Rd时时, = Max /2, 则在居中处所标电阻数值就则在居中处所标电阻数值就是是Rd的值的值,所以所以Rd又称中值电阻又称中值电阻,中值电阻是欧姆表的重要指标中值电阻是欧姆表的重要指标。当当Rx=0时时, Io=E/Ro, = Max,此时流过表头的电流为满偏此时流过表头的电流为满偏电流电流,因此在标度盘的右面标以因此在标度盘的右面标以0W W；当当Rx= 时时,Io= 0, = 0,此时流过欧姆表的电流为零此时流过欧姆表的电流为零,因此因此在标度盘原零点处标以在标度盘原零点处标以W W，如图，如图1-2-10所示；

44、所示；当当Rx=Rd 时，时， = max /2 ；0RExR0IR图图1-3-6 电阻测量原理电路电阻测量原理电路 为了便于读数，提高准确度，一般应选中值为了便于读数，提高准确度，一般应选中值电阻接近被测电阻，使指针在垂直位置左、右各电阻接近被测电阻，使指针在垂直位置左、右各三分之一区间。三分之一区间。 当当Rx在在Rd范围变化时范围变化时, 在在 max /2 0范围内变化。范围内变化。 当当Rx在在0Rd 范围变化时，范围变化时， 在在 max max /2 范围内变化；范围内变化；在测量前把在测量前把Rx短路，仪表应指示短路，仪表应指示Rx= 0 (即即 = max) 。如果仪表指示的

45、。如果仪表指示的Rx0, 说明电池电说明电池电压已下降压已下降, 可调节可调节RP2改变分流系数，补偿电池改变分流系数，补偿电池电压下降，使指针指示电压下降，使指针指示Rx=0。MF107型万用表上的型万用表上的“调零调零”旋钮就是调节旋钮就是调节RP2用的。用的。MF107型万用表测量电阻的分解电路如图型万用表测量电阻的分解电路如图1-3-7所示。所示。调零电阻调零电阻改变中值电阻改变中值电阻 开关开关C在触点在触点14、15、16、17和和18位置位置时的中值电阻分别约为时的中值电阻分别约为24W W、240W W、2.4KW W、24KW W和和2.4MW W。在中值电阻为。在中值电阻为

46、2.4MW W一档，一档，改用改用15V电池供电。电池供电。 （1）万用表测量电量的种类和量程都很多，而万用表测量电量的种类和量程都很多，而且，结构形式各异。因此使用中必须谨慎小心，避且，结构形式各异。因此使用中必须谨慎小心，避免造成不应有的损失。免造成不应有的损失。 （2）使用前必须熟悉转换开关、旅钮和插孔的使用前必须熟悉转换开关、旅钮和插孔的作用，了解标度盘上每条刻度线所对应的被测量；作用，了解标度盘上每条刻度线所对应的被测量； （3）检查表笔所接的位置是否正确。此外还应明检查表笔所接的位置是否正确。此外还应明确要测什么和怎样测量在此路基础上，将转换开关转确要测什么和怎样测量在此路基础上，

47、将转换开关转到相应的测量种类和量程档位；到相应的测量种类和量程档位； （4）被测量的大小有时无法预先估计，这时应先被测量的大小有时无法预先估计，这时应先用高量程试测，然后再以试测结果将量程减小到合适用高量程试测，然后再以试测结果将量程减小到合适的位置。读数时也应根据被测量选取对应的读数标尺。的位置。读数时也应根据被测量选取对应的读数标尺。 （5）测量直流电流、电压时应注意正负极性以测量直流电流、电压时应注意正负极性以免仪表指针反偏、碰弯；免仪表指针反偏、碰弯；（6）测电流时万用表笔应串入被测电路中；测测电流时万用表笔应串入被测电路中；测电压时万用表的表笔与被测电路并联；电压时万用表的表笔与被测

48、电路并联；（7）测量较高电压测量较高电压(如如220V)或较大电流或较大电流(如如0.5A)时不应带电转动开关和旋钮，以免产生电弧，烧坏时不应带电转动开关和旋钮，以免产生电弧，烧坏开关触点；开关触点；（8）由于整流元件的非线性影响，指针式万用）由于整流元件的非线性影响，指针式万用表不适宜测量毫伏级交流信号。表不适宜测量毫伏级交流信号。 （9）万用表交流挡实际测出的是正弦波整流后万用表交流挡实际测出的是正弦波整流后的半波或全波的平均值，而标尺以其有效值分度的半波或全波的平均值，而标尺以其有效值分度。若被测电压为非正弦波，平均值与有效值的若被测电压为非正弦波，平均值与有效值的0.9倍关倍关系不再成

49、立，因此，不能直接读数；系不再成立，因此，不能直接读数； （10）严禁在被测电路带电的情况下测量电阻。严禁在被测电路带电的情况下测量电阻。因为这样测量既使测量结果不正确，又极易损坏仪因为这样测量既使测量结果不正确，又极易损坏仪表。表。 （11）测量含有感抗的电路中的电压时，应在切测量含有感抗的电路中的电压时，应在切断电源之前先断开万用表，以防自感现象产生的高断电源之前先断开万用表，以防自感现象产生的高压损坏万用表。压损坏万用表。（12）测量结束后，应将转换开关旋至最高电压档测量结束后，应将转换开关旋至最高电压档或空档。或空档。（13）长期不用的万用表应将电池取出，避免电长期不用的万用表应将电池

50、取出，避免电池存放过久而变质，漏出电解液腐蚀电路。池存放过久而变质，漏出电解液腐蚀电路。 用模拟万用表的欧姆档检测二极管的极性：用模拟万用表的欧姆档检测二极管的极性：将万用表置于欧姆档的将万用表置于欧姆档的R100或或R1k档，用两支档，用两支表笔以两个方向分别与二极管两个电极相接；表笔以两个方向分别与二极管两个电极相接； 两次测量得到两个阻值，若二极管质量良好两次测量得到两个阻值，若二极管质量良好,一次一次阻值应在阻值应在10k左右左右,另一次为无穷大另一次为无穷大,否则二极管损坏。否则二极管损坏。0+测得阻值为左右，黑表笔接的是负极。 在阻值测得较在阻值测得较大的一次，黑表笔大的一次，黑表

51、笔接的是二极管的负接的是二极管的负极。极。 模拟万用表在电模拟万用表在电阻档时，黑表笔连接阻档时，黑表笔连接内部电池的正极，红内部电池的正极，红表笔连接负极。表笔连接负极。0+测得阻值为10k左右，黑表笔接的是正极。 测得阻值较测得阻值较小的一次，黑表小的一次，黑表笔接触的是二极笔接触的是二极管的正极。管的正极。 红表笔接负极，黑表笔接正极，显红表笔接负极，黑表笔接正极，显示的是示的是“1.”。 当红色表笔接二极管的正极，黑色当红色表笔接二极管的正极，黑色表笔接负极时，若二极管是好的，表笔接负极时，若二极管是好的，表上表上显示值是二极管的正向直流压降，锗管显示值是二极管的正向直流压降，锗管0.

52、20.3V，硅管，硅管0.60.7V。 用数字万用表的二极管检测档检测二极管的极性用数字万用表的二极管检测档检测二极管的极性返回 数字万用表的红表笔连接内部电池的数字万用表的红表笔连接内部电池的正极，黑表笔连接负极。正极，黑表笔连接负极。0.65+二极管导通电压，单位二极管导通电压，单位V1.+返回测电阻：重要的是要选好量程，当指针指测电阻：重要的是要选好量程，当指针指示于示于1/32/3满量程时测量精度最高，读数满量程时测量精度最高，读数最准确；最准确；要注意的是，在用要注意的是，在用R10k电阻档测兆欧电阻档测兆欧级的大阻值电阻时，不可将手指捏在电阻两级的大阻值电阻时，不可将手指捏在电阻两端，这样人体电阻会使测量结果偏小。端，这样人体电阻会使测量结果偏小。 测电容：用电阻档，根据电容容量选择适当的量测电容：用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。极。、估测微波法级电容容量的大小：可凭经验或、估测微波法级电容容量的大小：可凭经验或参照