万用表基础知识电子信息与控制技术实验教学中心版

万用表根底知识什么是万用表概念

“万用表〞是万用电表的简称，它是检测修缮计量仪器仪表、自动化安装和家用电器最常用的多用途电测仪表。万用表能丈量电流、电压、电阻、有的还可以丈量三极管的放大倍数、频率、周期、电容值、、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的运用方是电子技术的一项根本技艺。运用电子，电力，电工压力，振动，声，光，热，磁对象高校实验室，研发单位，消费企业，维修团体万用表概述万用表类型万用表有很多种，如今最流行的有模拟式万用表(即指针式万用表)和数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均较高，而且过载才干强，抗干扰性能好，功能多、体积小、分量轻，还能从根本上消除读取数据时的视差，这些优点都是普通模拟式万用表所无法比较的。但由于数字万用表是经过断续的方式进展丈量显示的，因此不便于察看被测电量的延续变化过程及其变化的趋势。比如，数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变化的规律，以及察看光敏电阻阻值随光照的变化特性等，就不如模拟式万用表方便、直观。总之，必需根据被测对象及测试要求而合理选择万用表的类型和表的性能目的。模拟式万用表(即指针式万用表)数字式的万用表万用表类型万用表原理模拟式万用表(即指针式万用表)模拟式万用表的根本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表〔微安表〕做表头。当微小电流经过表头，就会有电流指示。但表头不能经过大电流，所以，必需在表头上并联与串联一些电阻进展分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别引见。l

测直流电流原理。

如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻〔叫分流电阻〕进展分流，就可以扩展电流量程。改动分流电阻的阻值，就能改动电流丈量范围。

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测直流电压原理。

如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻〔叫倍增电阻〕进展降压，就可以扩展电压量程。改动倍增电阻的阻值，就能改动电压的丈量范围。l

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测交流电压原理。

如图1c所示，由于表头是直流表，所以丈量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进展整流变成直流后再经过表头，这样就可以根据直流电的大小来丈量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程类似。l

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测电阻原理。

如图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，使电流经过被测电阻，根据电流的大小，就可丈量出电阻值。改动分流电阻的阻值，就能改动电阻的量程。万用表原理万用表原理万用表原理模拟式万用表原理表示图(即指针式万用表)万用表原理数字式的万用表数字式的万用表的根本原理是模拟输入量经过万用表前端的功能切换模块和信号调理模块，将其转换成相应的电压信号，这个模拟的电压信号再经过A/D转换器将其转换为二进制的数字信号，之后，这个二进制的数字信号或经过译码直接显示，或经过MCU处置后再显示，以提供应用户读取数据。万用表原理数字万用表的主要性能目的显示位数量程丈量速率分辨率丈量精度输入阻抗数字万用表的目的数字万用表的主要性能目的显示位数数字万用表的目的

完好显示位：可以显示0-9的数字。非完好显示位(俗称半位)：只能显示0和1〔在最高位上〕。如4位DMM，具有4位完好显示位，其最大显示数字为9999。而位〔4位半〕DMM，具有4位完好显示位，1位非完好显示位，其最大显示数字为19999。数字万用表的主要性能目的量程数字万用表的目的

根本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由A/D转换器动态范围确定。经过对输入电压〔按10倍〕放大或衰减，可扩展其他量程。如根本量程为10V的DVM，可扩展出0.1V、1V、10V、100V、1000V等五档量程；根本量程为2V或20V的DMM，可扩展出200mV、2V、20V、200V、1000V等五档量程。数字万用表的主要性能目的丈量速率数字万用表的目的

每秒钟完成的丈量次数。它主要取决于A/D转换器的转换速度。普通低速高精度的DMM丈量速度在几次/秒~几十次/秒。数字万用表的主要性能目的分辨率数字万用表的目的

指DMM可以分辨最小电压变化量的才干。反映了DMM灵敏度.用每个字对应的电压值来表示，即V/字。不同的量程上能分辨的最小电压变化的才干不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。例如，3位半的DMM，在200mV最小量程上，可以丈量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为0.1mV/字〔即当输入电压变化0.1mV时，显示的末尾数字将变化“1个字〞〕数字万用表的主要性能目的分辨率数字万用表的目的

分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。 如上述的DMM在最小量程200mV上分辨力为0.1mV，那么分辨率为：

分辨率也可直接从显示位数得到〔与量程无关〕，如3位半的DMM，可显示出1999〔共2000个字〕，那么分辨率为数字万用表的主要性能目的丈量精度数字万用表的目的

取决于DMM的固有误差和运用时的附加误差〔温度等〕。固有误差表达式：示值〔读数〕相对误差为：式中，Vx——被测电压的读数；Vm——该量程的满度值〔FullScale,FS〕；——误差的相对项系数；——误差的固定项系数。误差由两部分构成：读数误差和满度误差。读数误差：与当前读数有关。主要包括DMM的刻度系数误差和非线性误差。数字万用表的主要性能目的丈量精度数字万用表的目的

满度误差：与当前读数无关，只与选用的量程有关。有时将等效为“±n字〞的电压量表示，即如某台3位半DMM，阐明书给出根本量程为2V，=±〔0.01%读数+1字〕。那么在2V量程上，1字=0.1mV，由2V=0.1mV可知，=0.005%，即表达式中“1字〞的满度误差项与“0.005%〞的表示是完全等价的：当被丈量〔读数值〕很小时，满度误差起主要作用，当被丈量较大时，读数误差起主要作用。为减小满度误差的影响，应合理选择量程，以使被丈量大于满量程的2/3以上。数字万用表的主要性能目的输入阻抗数字万用表的目的

输入阻抗取决于输入电路〔并与量程有关〕。输入阻抗宜越大越好，否那么将影响丈量精度。对于直流DMM，输入阻抗用输入电阻表示，普通在10MΩ~1000MΩ之间。误差由两部分构成：读数误差和满度误差。读数对于交流DMM，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电容值普通在几十~几百pF之间。万用表的运用

万用表的运用如何正确、巧妙地运用万用表，直接关系着丈量结果的准确程度，甚至还会影响到万用表的寿命和平安。1.在运用万用表之前，应充分了解其技术性能及特点，必需熟习各个选择开关、旋钮、按键和插孔的作用，搞清选择开关的分档位置与表盘刻度尺之间的对应关系。

2.要留意万用表的测试任务环境。

对于模拟式万用表，保证准确性的任务环境温度通常规定为23℃±10℃，假设温度偏向太大，将影响表头的灵敏度，并改动表内元件的参数，呵斥温度误差；环境湿度普通为40％～60％，极限范围为25％～80％，过于潮湿会降低万用表的绝缘强度，并促使表内元件蜕化蜕变。由于这种表属于磁电式仪表，故在运用时不要接近较大的导磁资料，如防止直接放置于钢铁资料任务台面或尺寸较大的铁质设备上，表的附近更不能存在较强的电磁场。

对于数字万用表，要倍加关注环境温、湿度要素对测试性能和万用表本身的影响。由于显示屏液晶资料是介于固体和液态之间的一种晶状物质，当温度过高时将会发生液化，而温度低于0℃时那么能够发生固化，这种景象均会降低其运用寿命。再者，虽然通常情况下规定的任务温度范围普通是0℃～40℃，但准确度目的是在特定的温、湿度情况下才干保证的，超出此范围将引起附加误差。如DT1000型四位半万用表的准确度是在23℃±5℃、相对湿度低于75％时测取的，且有效时间仅定为一年。

万用表的运用

万用表的运用3.为了减小丈量误差，必需合理地选择量程。对于模拟式万用表，表针偏转到满度值的2/3～3/4位置时丈量误差较小，愈接近满度值，其误差亦愈小。欧姆档那么不同，应使表针尽量落在欧姆刻度尺中心位置附近较为理想，愈接近中心那么愈准确。对于数字万用表，其档位的选择以求最大限制地显示被测数据有效数字的位数为目的。

4.假设事先无法估量被测电压或电流的大致范围，必需先置量程选择开关于相应丈量种类的最高档位，然后根据丈量显示(指示)值的大小而适当变卦。对于自动转换量程的数字万用表，那么可免去这种顾虑，并能可靠地防止过载景象。然而，这种表的丈量过程较长，即使被测电量非常微小，也必需遵守程序规那么，自动地从最高量程逐渐降低，直至适宜为止。与此相反，有的数字万用表那么是从最低量程向最高量程逐档自动变换的。

5.万用表在任何情况下都不能遭到剧烈的机械振动和跌落等冲击，由于严重的冲击将导致表壳破裂、数字万用表的液晶显示屏失效、模拟式万用表的表头磁钢退磁而呵斥灵敏度下降、表头可动部分(动圈、游丝、轴尖等)损坏等，还要尽量防止阳光直射、灰尘弥漫的空气和腐蚀性物质对万用表的损害。

万用表的运用

万用表的运用6.模拟式万用表判别晶体三极管的性能时，普通应选用R×100Ω或R×1kΩ档，而不宜采用R×1Ω和R×10kΩ档。由于R×1Ω档不便于观测管子的漏电流；而R×10kΩ档因其内部装有高压电池(MF24型、500型为9V；MF10型、MF12型和MF30型为15V；MF5型、MF121型为22.5V)，势必导致某些耐压较低的管子被高电压击穿而产生错误的测试结果，甚至呵斥被测管子损坏。

由于数字万用表欧姆档的内阻很高，所能提供的测试电流极其微弱(如20kΩ档：DT－830型为75μA；DT－840D型为60μA)，在判别半导体元件时缺乏以抑制PN结的死区电压，因此测出的阻值比模拟式万用表高出许多，而且两种表的读数之间不存在线性比例关系，故构不成判别管子性能优劣的根据，该当改换至二极管测试档上进展检测。

7.数字万用表在欧姆档、二极管测试档和蜂鸣器档位置上，红表笔与表内高电位相接而带正电，黑表笔因接表内虚地而带负电，这显然与模拟式万用表欧姆档上表笔的带电极性完全相反，在检测有极性元件或相关电路时，要务必充分留意。

8.当用欧姆档检测电路元件或电路系统时，必需首先切断被测安装或系统的供电电源，假设被测对象中含有储电量较大的电容器时，还必需以适当的方式对其放电，在确认被测部分没有电源性要素的前提下，方可进展丈量，否那么，极易损坏万用表，尤其是模拟式万用表。

万用表的运用

万用表的运用9.在丈量低内阻电路(包括含有低内阻电源的网络和低值负载电阻的网络)的电流时，应尽量选择较大的电流量程；在丈量高内阻电路(或电源)的电压时，模拟式万用表应尽量选择较高的电压量程，数字式万用表因其内阻较高而比较容易满足测试要求。

10.不得用欧姆档检测各种电池的内阻，也不得直接丈量高灵敏度表头的内阻。前者极易损坏万用表，后者往往呵斥被测表头打坏表针，甚至能够烧坏动圈。

11.对于数字万用表，当被测电流较大时(如大于200mA)，该当改用电外表板上的大电流公用插孔(如10A或20A等)插接表笔，但绝大多数电表的大电流量程没有设置过流维护措施，必需提防过载景象。除此之外，也不得将电表长期串入负荷线路中作为大量程电流表运用，丈量时间普通不能超越15秒。

12.普通万用表交流丈量档只适宜丈量正弦波电压或电流的有效值，它不能直接丈量锯齿波、三角波、方波等非正弦电量。即使是正弦波电量，其频率参数和波形失真度也必需符合万用表的技术条件，否那么，丈量误差将显著增大。非正弦波电压或电流的有效值普通可用电动式、电磁式仪表或有效值数字万用表进展丈量。

万用表的运用

万用表的运用13.在丈量电压和电流的过程中，最好不要变换选择开关的档位，尤其是在较高电压和较大电流的情况下，选择开关在切换过程中很容易产生电弧而烧伤开关的触点，并损坏内部元件及线路。

14.遇到万用表内保险管熔断时，要按阐明书中指定的规格进展改换，切莫随意扩展或减小。

万用表的选择

万用表的选择万用表是电子测试领域最根本的工具，也是一种运用广泛的仪器，由于其价钱低廉、操作简单、功能齐全、运用广泛等特点，专业电子工程师运用上往往忽略以下问题：

1.由于万用表的精度、分辨率不够，凭估测判别，往往导致“人为〞的误差

2.由于各种万用表测试方法不同，在不同信号和非正弦波规范信号测试中万用表往往导致“误差〞：

3.操作上的平安性、可靠性和维护性：由于万用表本身的维护性差，测试中需求测试人员不能丝毫马虎，否那么导致万用表不用要的损坏。

万用表的选择

万用表的选择那么如何选择万用表呢？

一、根据需求，选择万用表的显示位数和精度。

显示位数和丈量精度是万用表二种最根本也是最重要的目的。二者关系严密，普通来讲万用表显示位数越高精度也越高，反之相反。但是由于丈量原理和各个消费厂家的质量规范不一样，在同一位数，有的万用表精度高，有的却差。譬如：同样是四位半万用表，有的型号精度高达0.025%而有的仅有0.8%。显示位数有二种方式：计数显示和位数显示。计数显示是万用表显示位数范围的实践表达，只不过由于人们习惯与传统叫法上的方便，普通用位数显示表达。譬如：3000位计数显示，表示万用表最高显示值可到3999而1000位计数显示只能到1999,在丈量220VAC电压时，可明显看到3000位显示比1000位后多1个小数位显示：这样分辨率上高一个数量级，这在高灵敏的微电信号调试与测试中，高灵敏度的万用表将会发生更大的作用。与此同时，计数显示与位数显示可以进展换算：先计算计数显示位数中有多少个0，然后把前面的数作为分数的分母，然后把该数减去1成为分子，就成为位数显示。譬如：3000位计数，位数为32/3位。

万用表的选择

万用表的选择二、根据需求，选择万用表的丈量方法和交流频响

普通来讲，万用表的丈量方法主要对交流信号丈量而言，大家都知道交流信号很多种类和各种复杂情况，并且伴随交流信号频率的改动，出现各种频率呼应，影响万用表的丈量。万用表对交流信号的丈量，普通有二种方法：平均值和真有效值丈量。平均值丈量普通是对纯粹弦波而言，它采用估算平均的方法丈量AC信号，而对非正弦波信号将会出现较大的误差，同时，假设正弦波信号出现谐波干扰时，其丈量误差也会有很大改动，而真有效值丈量，是用波形的瞬时峰值再乘以0.707来计算电流与电压，保证在失真和噪声系统中的准确读数。这样假设您需求检测普通的数字数据信号，用平均值万用表丈量就不会到达真实的丈量效果。同时交流信号的频响也至关需求，有的可高达100KHz。

万用表的选择

万用表的选择三、根据需求，选择万用表的功能和丈量范围

不同的万用表有不同的功能丈量范围。普通来讲，普通的万用表都能测试交直流电压、电流、电阻、通断等，但是有的万用表为了降低本钱不设置电流功能。在此根底上，有的万用表思索运用方便，添加了些其它功能。譬如：二极管、“万用表电池测试〞、三极管hef、电容、频率、温度等。总之万用表的功能将随着测试的需求，将会发明拥有更优越的功能。但是我们在追求万用表功能的根底上，也不能忽视其丈量范围，同样测试电流，有的万用表可到20A，而有的却只需40mA或更小。

万用表的选择

万用表的选择四、根据需求，选择您的万用表

和大多数仪器一样，万用表本身也有丈量稳定性，其丈量结果的准确性与其运用时间、环境温湿度等相关。假设