数字万用表的工作原理-数字万用表的维修方法及原理图-电气资讯

数字万用表的工作原理

LCD液晶显示屏与A/D转换器构成一个数字电压表表头，跟指针式万用表的工作原理正好相反，指针式万用表的工作原理是一个微安级的直流电流表做表头，在表头基础上进行串联电阻分压扩大电压挡量程，并联电阻分流来扩大电流挡量程，串联电阻分压在走整流器来扩大交流电压挡量程，在配上转换开关就可以构成一个指针式万用表，而数字万用表是在数字电压表表头基础上通过在数字电压表基础上构成分压网络，分流网络，然后就是整流部分，我们知道指针式万用表交流电压挡采用半波整流电路，一只二极管整流，经过半波整流后，到表头的是直流电流反映的是交流电的平均值，所以设计交流电压挡表头满篇改为250μA，而数字万用表交流电压挡采用高精度集成运算放大器做整流，就是把被测信号经过A/D内部的，R/V C/V I/V转换统一变为电压信号在经过衰减送入A/D转换器通过控制LCD液晶显示屏的笔段来点亮个数字显示。

数字万用表工作原理

串联测电流，并联测电压，是指将万用表与被测电路串联来进行测量电流，与电路并联起来测量电压，万用表内部电压档是分压网络，电阻分压器，所有分压电阻串联起来，电流档内部，所有分流电阻串联起来然后在于表头并联，起到分流，而对于数字万用表而言，不管被测的是电压，交流电压，电流，电阻，电容，电感值，最后始终要经过A/D转换器的变换电路部分， I/U转换， R/U转换， C/U转换电路，把被测量，转换为直流电压信号，来送入A/D转换器处理显示的。

上述是数字万用表的工作原理。

指针式万用表的工作原理：利用一个磁电式微安级的直流电流表做表头，表头满偏电流一般为几十微安至几百微安，在表头的基础上，

直流电压档测量原理：通过与表头串联电阻分压来扩大直流电压档量程（被测大电压经过分压电阻串联分压后，变成表头可以承受的满偏电压范围内，从而反应出被测电压的大小，表头满篇电压计算（Ug=Ig×Rg）用表头满偏电流×表头内阻就可以算出这个表头的满偏电压）

直流电流档测量原理：通过与表头并联电阻分流来扩大直流电流档量程（被测大电流经过分流电阻分流走COM孔，而一部分小电流走表头，从而来反映出被测电流的大小（在电流档闭路式分流器中所有分流电阻串联与表头并联，这样的话回路中的分流电阻有一只损坏，全部电流档都会失效））。

交流电压档测量原理：通过与表头串联电阻分压来扩大交流电压档测量量程（这与直流电压档测量原理相同）在加装半波整流电路，因表头是磁电式仪表表头无法测量交流电，因为交流电流随时间变化而变化，如果不加装整流装置的话，直接给表头通入交流信号，指针会在原地震动不会反映出被测信号的大小，所以必须要加装二极管整流器，半波整流电路，把交流电整流变为直流电通入表头来测量，经过半波整流后的直流电流通入表头反映的是交流电的平均值，而表头交流刻度线是按照有效值来绘制的，所以早期的MF47指针表设计是将表头从50μA改为250μA的满偏（交流电的平均值）来设计计算交流电压档的，也就是说，直流电压档和直流电流档在测量的时候都是用这个50μA的表头，而转换到交流电压档是用的250μA表头。

电阻档的测量原理：通过万用表内部电池与内部电阻档等效电阻在于外界被测电阻构成回路从而测量出被测电阻的电阻值，如果被测电阻阻值越大则流过被测电阻的电流就越小这时候指针偏转的幅度也就越小说明被测电阻阻值越大，反之如果被测电阻阻值越小则流过被测电阻的电流就越大这时候指针偏转的幅度也就越大说明被测电阻阻值越小，通过这个原理实现测量电阻的大小。

如何使用数字万用表及注意事项和工作原理

万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。

（1）表头：它是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。表头上有四条刻度线，它们的功能如下：第一条（从上到下）标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时，即读此条刻度线。第二条标有∽和VA，指示的是交、直流电压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡，量程在除交流10V以外的其它位置时，即读此条刻度线。第三条标有10V，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在交、直流电压挡，量程在交流10V时，即读此条刻度线。第四条标有dB，指示的是音频电平。

（2）测量线路

测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成

它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。

（3）转换开关

其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程。

2．符号含义

（1）∽ 表示交直流

（2） V－2.5KV 4000Ω/V 表示对于交流电压及2.5KV的直流电压挡，其灵敏度为4000Ω/V

（3）A－V－Ω 表示可测量电流、电压及电阻

（4）45－65－1000Hz 表示使用频率范围为1000 Hz以下，标准工频范围为45－65Hz

（5）2000Ω/V DC 表示直流挡的灵敏度为2000Ω/V

钳表和摇表盘上的符号与上述符号相似（其他因为符号格式不对不能全部写上『表示磁电系整流式有机械反作用力仪表『表示三级防外磁场『表示水平放置）））

3．万用表的使用

（1）熟悉表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。

（2）进行机械调零。

（3）根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线。

（4）选择表笔插孔的位置。

（5）测量电压：测量电压（或电流）时要选择好量程，如果用小量程去测量大电压，则会有烧表的危险；如果用大量程去测量小电压，那么指针偏转太小，无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程挡，然后逐渐减小到合适的量程。

a交流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于交流电压的合适量程上，万用表两表笔和被测电路或负载并联即可。

b直流电压的测量：将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“+”表笔（红表笔）接到高电位处，“-”表笔（黑表笔）接到低电位处，即让电流从“+”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针。

（6）测电流：测量直流电流时，将万用表的一个转换开关置于直流电流挡，另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下：

实际值＝指示值×量程/满偏

（7）测电阻：用万用表测量电阻时，应按下列方法*作：

a选择合适的倍率挡。万用表欧姆挡的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，且指针越接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3间。

b欧姆调零。测量电阻之前，应将2个表笔短接，同时调节“欧姆（电气）调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位，说明电池电压不足或仪表内部有问题。并且每换一次倍率挡，都要再次进行欧姆调零，以保证测量准确。

c读数：表头的读数乘以倍率，就是所测电阻的电阻值。

（8）注意事项

a在测电流、电压时，不能带电换量程

b选择量程时，要先选大的，后选小的，尽量使被测值接近于量程

c测电阻时，不能带电测量。因为测量电阻时，万用表由内部电池供电，如果带电测量则相当于接入一个额外的电源，可能损坏表头。

d用毕，应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。

4．数字万用表

现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项。

(1)使用方法

a使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.

b将电源开关置于ON位置。

c交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。

d交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。

e电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

(2).使用注意事项

a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。

b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。

c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

f当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时，表示电池电压低于工作电压。

二、摇表

摇表又称兆欧表，是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电阻的仪表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱（即L：线路端、E：接地端、G：屏蔽端）组成。

1．摇表的选用原则

（1）额定电压等级的选择。一般情况下，额定电压在500V以下的设备，应选用500V或1000V的摇表；额定电压在500V以上的设备，选用1000V~2500V的摇表。

（2）电阻量程范围的选择。摇表的表盘刻度线上有两个小黑点，小黑点之间的区域为准确测量区域。所以在选表时应使被测设备的绝缘电阻值在准确测量区域内。

2．摇表的使用

（1）校表。测量前应将摇表进行一次开路和短路试验，检查摇表是否良好。将两连接线开路，摇动手柄，指针应指在“∞”处，再把两连接线短接一下，指针应指在“0”处，符合上述条件者即良好，否则不能使用。

（2）被测设备与线路断开，对于大电容设备还要进行放电。

（3）选用电压等级符合的摇表。

（4）测量绝缘电阻时，一般只用“L”和“E”端，但在测量电缆对地的绝缘电阻或被测设备的漏电流较严重时，就要使用“G”端，并将“G”端接屏蔽层或外壳。线路接好后，可按顺时针方向转动摇把，摇动的速度应由慢而快，当转速达到每分钟120转左右时（ZC-25型），保持匀速转动，1分钟后读数，并且要边摇边读数，不能停下来读数。

（5）拆线放电。读数完毕，一边慢摇，一边拆线，然后将被测设备放电。放电方法是将测量时使用的地线从摇表上取下来与被测设备短接一下即可（不是摇表放电）。

4．注意事项

（1）禁止在雷电时或高压设备附近测绝缘电阻，只能在设备不带电，也没有感应电的情况下测量。

（2）摇测过程中，被测设备上不能有人工作。

（3）摇表线不能绞在一起，要分开。

（4）摇表未停止转动之前或被测设备未放电之前，严禁用手触及。拆线时，也不要触及引线的金属部分。

（5）测量结束时，对于大电容设备要放电。

（6）要定期校验其准确度。

三、钳表

钳表是一种用于测量正在运行的电气线路的电流大小的仪表，可在不断电的情况下测量电流。

1．结构及原理

钳表实质上是由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成。

2．使用方法

（1）测量前要机械调零

（2）选择合适的量程，先选大，后选小量程或看铭牌值估算。

（3）当使用最小量程测量，其读数还不明显时，可将被测导线绕几匝，匝数要以钳口中央的匝数为准，则读数＝指示值×量程 / 满偏×匝数

（4）测量时，应使被测导线处在钳口的中央，并使钳口闭合紧密，以减少误差。

（5）测量完毕，要将转换开关放在最在量程处。

3．注意事项

（1）被测线路的电压要低于钳表的额定电压。

（2）测高压线路的电流时，要戴绝缘手套，穿绝缘鞋，站在绝缘垫上。

（3）钳口要闭合紧密不能带电换量程。

指针万用表与数字万用表的比较

指针式与数字式万用表各有优缺点。指针万用表是一种平均值式仪表，它具有直观、形象的读数指示。(一般读数值与指针摆动角度密切相关,所以很直观)。数字万用表是瞬时取样式仪表。它采用0.3秒取一次样来显示测量结果，有时每次取样结果只是十分相近，并不完全相同，这对于读取结果就不如指针式方便。指针式万用表一般内部没有放大器，所以内阻较小，比如MF-10型，直流电压灵敏度为100千欧/伏。MF-500型的直流电压灵敏度为20千欧/伏。数字式万用表由于内部采用了运放电路，内阻可以做得很大，往往在1M欧或更大。(即可以得到更高的灵敏度)。这使得对被测电路的影响可以更小，测量精度较高。指针式万用表由于内阻较小，且多采用分立元件构成分流分压电路。所以频率特性是不均匀的(相对数字式来说)，而指针式万用表的频率特性相对好一点。指针式万用表内部结构简单，所以成本较低，功能较少，维护简单，过流过压能力较强。数字式万用表内部采用了多种振荡，放大、分频保护等电路，所以功能较多。比如可以测量温度、频率(在一个较低的范围)、电容、电感，做信号发生器等等。数字式万用表由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差，(不过现在有些已能自动换档，自动保护等，但使用较复杂)，损坏后一般也不易修复。数字式万用表输出电压较低(通常不超过1伏)。对于一些电压特性特殊的元件的测试不便(如可控硅、发光二极管等)。指针式万用表输出电压较高，(有10.5伏、12伏等)。电流也大(如MF-500*1欧档最大有100毫安左右)可以方便的测试可控硅、发光二极管等。对于初学者应当使用指针式万用表，对于非初学者应当使用两种仪表。万用表的基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。下面分别介绍。

测直流电流原理如图1a，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。

测直流电压原理如图1b，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。

测交流电压原理如图1c，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。

测电阻原理如图1d，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。

万用表的表盘（以MF50型为例）如上图所示。通过转换开关的旋钮来改变测量项目和测量量程。机械调零旋钮用来保持指针在静止处在左零位。“Ω”调零旋钮是用来测量电阻时使指针对准右零位，以保证测量数值准确。

测量电阻：先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0。然后将两根表棒分别接触被测电阻（或电路）两端，读出指针在欧姆刻度线（第一条线）上的读数，再乘以该档标的数字，就是所测电阻的阻值。例如用R*100挡测量电阻，指针指在80，则所测得的电阻值为80*100=8K。由于“Ω”刻度线左部读数较密，难于看准，所以测量时应选择适当的欧姆档。使指针在刻度线的中部或右部，这样读数比较清楚准确。每次换档，都应重新将两根表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。

测量直流电压：首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的V量程，将正表棒接被测电压“+”端，负表棒接被测量电压“-”端。然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC-”刻度线上的指针所指数字，读出被测电压的大小。如用V250伏档测量，可以直接读0-250的指示数值。

测量直流电流：先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的mA量程，再把万用表串接在电路中。同时观察标有直流符号“DC”的刻度线，读出被测电流数值。

测量交流电压：测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负。读数应看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置。

数字万用表的维修方法及原理图数字万用表的工作原理