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模块二基础性实训实训项目1常用电工电子仪器仪表的使用1.1电测量指示仪表简介在工程实际的自动控制系统中，通常是根据被控制对象的各种电信号来对其实施自动控制的。因此，电测量是进行电路、电子实训时一个必不可少的重要内容，电测量就是通过借助各种电工电子仪器仪表，应用科学的测量技术对电路中的电流、电压、电功率及电能等物理量进行测量。例如，利用信号发生器提供实训所需的各种信号；利用示波器观察电压波形等。本章主要介绍几种常用电工电子仪器仪表的基本工作原理及使用方法。1.1.1常用电工电子仪器仪表的基本知识1电工电子测量仪表分类电工电子仪表的种类繁多，分类方法也互不相同。按照电工电子仪表的结构和用途常可分为三种。(1)电测量指示仪表电工测量仪表中，凡利用电磁力使其机械部分动作，并用指针或光标在刻度盘上指示出被测量值大小的仪表就称作电测量指示仪表。指示式仪表直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小；这是应用最为广泛的一种电测量仪表，属于直读式仪表。各种交直流电流表、电压表以及万用表等都是指示仪表。(2)比较式仪表比较式仪器是将被测量与相应的标准量进行比较的仪表。需在测量过程中将被测量与某一标准量比较后才能确定其大小，如各类电桥、电位差计等。其特点是灵敏度和准确度都很高，一般用于高精度测量或校对指示仪表。(3)其他电测量仪表常见的电测量仪表还有数字式仪表、记录式仪表及用来扩大仪表量程装置的仪表，如分流器、测量用互感器等。这里只介绍指示式仪表。2电测量指示仪表的分类在电测量领域中，指示仪表的种类最多，具体分类方式为：(1)按内部测量机构的结构和工作原理分有磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系等类型。(2)按被测电量的性质分有电流表、电压表、功率表、电度表、欧姆表、相位表以及其他多用途的仪表，例如万用表等。(3)按被测量的种类分有直流仪表、交流仪表和交直流两用仪表。(4)按仪表取得读数的方法分有指针式、数字式和记录式等。(5)按准确度等级分有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、和5.0等七级。一般0.1和0.2级仪表用作标准仪表；0.5级至1.5级的仪表用于实训和实训时的电测量；1.5级至5.0级仪表用于工程测量。(6)使用方式及使用条件分可分为安装式仪表和可携式仪表，及A、A1、B、B1与C共五组。(7)按防御外界磁场或电场的性能分有、四个等级。(8)按外壳防护性能分可分为普通式、防尘式、防溅式、防水式、水密式、气密式、隔爆式等七种。以上介绍的指示仪表分类方法，从不同角度反映了指示仪表的各种技术性能。在指示仪表的表面标度盘上，通常都标有一些标志符号来表明有关的技术性能，常见的表面符号及含义见表1.1.1。表1.1.1电工测量仪表按被测量性质分类仪表名称被测量符号测量单位电流表电流A、mA、A安培、毫安、微安电压表电压mV、V、KV毫伏、伏特、千伏功率表电功率W、KW瓦特、千瓦欧姆表电阻、M欧姆、兆欧电度表电能KWh度（千瓦时）表1.1.2所示为各种仪表面板上的标记。表1.1.2各种仪表面板上标记所表示的意义表1.1.3 续表1.1.2电测量指示仪表结构原理简介电测量指示仪表是利用仪表中通入电流后产生的电磁作用力驱动指针偏转。驱动力矩与通入的电流之间存在一定的关系。如果仅有驱动力矩，那么仪表的指针只能是满偏或停在零位，不能反映被测量的大小。要使指针能按被测量的大小产生相应的偏转，必须有反作用力矩与驱动力矩相平衡。反作用力矩可利用弹簧力(如游丝)、电磁力或其它力产生。当反作用力矩与驱动力矩相平衡时，指针就静止在一定的位置上。由于转动部分有惯性，仪表在测量时指针从零位偏转到平衡位置时不会立即停止，而要在平衡位置附近左右振荡一定时间才能静止下来。为了在测量时指针能很快稳定在平衡位置，以缩短测量时间，还需要有一个与转动方向相反的阻尼力矩。如空气阻尼装置：它是用铝制的翼片装在转轴上并置于阻尼室内运动，使转动部分的动能为克服空气的阻力而消耗掉。此外还有采用液体阻尼或电磁阻尼装置的。指示式仪表除驱动装置、反作用装置和阻尼装置外，还有指针和刻度盘构成的读数装置，以及起保护作用的外壳和装在外壳上的校正器(调节螺丝等)。在实用中应用最广、数量最大的是f际式仪表。图 1.1.1 磁电系测量机构1.磁电系测量机构。磁电系测量机构的固定部分由永久磁铁和处在磁极中间的圆柱形铁心组成。圆柱形铁心的作用，一方面是减少磁路中的磁阻，以增强磁感应强度B；另一方面是在极掌与圆柱形铁心之间的气隙中形成均匀辐射的磁场。磁电系测量机构如图1.1.1所示。磁电系测量机构具有准确度高、刻度均匀、阻尼强与消耗能量小等优点，可制成0.1-0.5级的仪表。它的缺点是只能用来测量直流，而且结构复杂，价格较贵，过载能力小。目前用来测量直流量的仪表，测量机构几乎全是磁电系的。2.电磁系仪表电磁系测量机构如图1.1.2所示，它属于推斥式类型。推斥式测量机构的固定部分是由圆形线圈和装在线圈内部的磁电系测量机构形铁片(称为固定铁片)组成的。可动部分则由装在转轴上的铁片(称为可动铁片)、指针、弹簧游丝等部件组成。电磁系测量机构具有结构简单、过载能力强与交直流两用等优点。它的缺点是刻度不均匀，测量机构本身的磁场较弱，易受外磁场影响，以致准确度不高。具有这种测量机构的仪表通常为0.5级-2.5级。3.电动系仪表电动系测量机构如图1.1.3所示。它的固定部分是两个平行排列的固定线圈2，可动部分由转轴6、固定在转轴上的可动线圈3、指针1、阻尼翼片4以及游丝7组成。固定线圈分成两个，是为了获得均匀的磁场和便于改变电流量程。可动线圈位于固定线圈内部，可以在固定线圈内自由偏转。图1.1.2电磁系测量机构 图1.1.3电动系测量机构电动系测量机构具有准确度高、使用范围广等优点，一般可制成0.2-1.0级的仪表。它不仅可测量交直流的电流和电压，还可测量交流电的功率。它的缺点是自身功率较大，过载能力小，且价格较贵。1.2电工测量仪表的选择与使用1.2.1仪表选择1.类型选择各种仪表的选择除了根据用途选择仪表的种类外，还应根据使用环境和测量条件选择仪表的型式。如配电盘、开关板上仪表板所用仪表等采用垂直安装方式，而实训室大多选用水平放置方式。2.准确度选择在使用仪表时，必须合理地选择仪表的准确度。虽然测量仪表的准确度越高越好，但不要盲目追求高准确度。对一般的测量来说，不必使用高准确度的仪表。因为仪表准确度越高价格也越贵，从而使设备成本增加，这是不经济的。而且准确度越高的仪表使用时的工作条件要求也越高，如要求恒温、恒湿、无尘等，在不满足工作条件的情况下，测量结果反而不准确，这是不可取的。另一方面，也不应使用准确度过低的仪表而造成测量数据误差太大。因此仪表的准确度等级要根据实际需要确定。准确度等级为0.1和0.2级的仪表通常作为标准表以校正其它仪表。实训室一般用0.51.5级仪表。生产部门作监视生产过程的仪表一般为1.02.5级。准确度等级为5.0级的仪表，通常只在组合式或多用途仪表上才使用。3.量程选择仪表量程的选择应根据测量值的可能范围确定。被测量值范围较小要选用较小的量程，这样可以得到较高的准确度。如选用太大的量程，则测量结果误差就较大。下面举一个例子说明选择合适量程的重要性。有两只毫安表，量程分别为和，两表准确度等级均为1.0级，用来测量40mA的电流，则测量结果中可能出现的最大相对误差为：对于量程为200mA的毫安表，可能产生的最大绝对误差为：因此，表测40mA电流可能产生的最大相对误差为对于量程为50mA的毫安表，可能产生的最大绝对误差m为：由此，表测40mA电流可能产生的最大相对误差为由以上计算可以看出，用200mA的毫安表测40mA电流比用50mA的毫安表所测得的结果具有更大的最大相对误差。即量程选择对测量结果的准确度有很大影响。对于同一只仪表，被测量值越小，其测量时准确性就越低。例如在正常情况下用0.5级量程为10A的安培表来测量8A电流时，可能产生的最大相对误差为而用它来测量1A电流时，则可能产生的最大相对误差为由此可见对于一只确定的仪表，测量值越小，其测量时准确性越低。因此在选择量程时，应尽量使被测量的值接近于满标值。另一方面，也要防止超出满标值而使仪表受损。因此可取被测量值为满标值的2/3左右。最少也应使被测量的值超过满标值的一半。当被测电流大小无法估计时，可用多量程仪表先置于大量程档，然后根据仪表的指示调整量程，使其达到合适的量程档。4.仪表内阻当仪表接入被测电路后，仪表线圈电阻会影响原有电路的参数和工作状态，以致影响测量的准确性。例如电流表是串联接入被测电路的，仪表内阻增加了电路的阻值，也就相应地减小了原电路的电流，这势必影响测量结果，所以要求电流表内阻越小越好。量程越大，内阻应越小。再如电压表是并联接入被测电路的，它的内阻减小了电路的阻值，使被测电路两端的电压发生变化，影响测量结果，所以电压表内阻越大越好。量程越大，内阻应越大。采样式数字电压表具有极高的内阻，对被测电路电压影响很小。1.2.2指针式仪表测量中应该注意的一般问题1.刻度各种指针式仪表，不论是磁电式、电磁式还是电动式仪表，都采用面板刻度方式显示读数。根据不同的测量原理，面板上的刻度有的是均匀的，有的是不均匀的，例如磁电式仪表指针的偏转角，(R为仪表结构常数)，即与电流的大小成正比，面板上的刻度是均匀的：而电磁式仪表指针的偏转角，即与电流的平方成正比，在同一量程内，起始段电流越小，刻度越密，后面电流越大，刻度越稀。再如电动式仪表，它有两个线圈，若是用于测量电流或电压，由于指针的偏转角度与通过两线圈的电流的乘积成正比，则面板刻度一定与上例一样是非线性的；若用于测量功率，而功率(对于交流来说)，这时个线圈通电压，一个线圈通电流，从而使指针偏转角度与功率成正比，因此面板上功率刻度是线性均匀的。为了使面板显示清晰，非均匀刻度在起始段无刻度(0点除外)，只在某一量值之上才开始标出数值。2.量程仪表的量程是指允许测量的最大值，不同的量程有不同的允许测量最大值，因此应根据被测量的数值选用合适的量程。实训室用仪表大多是多量程仪表，常有好几个接线端钮，而指示面板刻度通常只有一条基本量程刻度，故测量中要注意量程的选择应与对应的接线端钮相致，并应根据选定的量程把读得的指示值再乘以选定量程与基本量程之间的倍率，才是实际测量值。量程的选择应根据所测值电流的大小选定，如果被洲电流的大小无法估计，则应用量程最大端钮预测，然后根据预测值选择适当的量程。3.仪表的机械零位校正大多数指针式仪表设有机械零位校正，校正器的位置通常装设在指针转轴对应的外壳上，当线圈中：七电流时，指针应指在零的位置。如果指针在不通电时不在零位，应当调整校正器旋钮改变游丝的反作用力矩使指针指向零点。仪表在校正前要注意仪表的放置位置必须与该表规定的位置相符。如规定位置是水平放置，则：不能垂直或倾斜放置，否则仪表指针可能不是指向零位，这不属于零位误差。只有在放置正确的前提下再确定是需要调零。并且保证在全部测量过程中仪表都放置在正确位置，以保证读数的正确性。4.联接测量仪表接入电路时，应以尽量减少对原有电路的影响为原则，例如测量电压时，若电路电阻较大，则应用高内阻电压表。若电压表已确定，则在保证允许误差的前提下选用较大的量程，因为在同一仪表中量程较大其内阻也相应增加，对电路影响就小。相反对于电流测量，若电路电阻很小，则应选用低内阻电流表。这在电路电阻与仪表内阻二者可以相比较(例如处于同一数量级或只差一个数量级)时显得特别重要，以便减少仪表接入误差。仪表与被测量联接至少有两个端，每个端钮均应正确联接。对于测量直流量来说必须把正、负端分辨清楚，“+”端与电路正极性端相联接，“一”端与电路负极性端相联接，不能反接。以防反偏而打坏指针：对于测量交流量来说，应注意电路的相线和零线，从保证仪表和人身的安全角度考虑联接方式。虽然从原理上说一般无极性要求，有时考虑到屏蔽和安全需要，通常把仪表黑端钮(公共端或用“*”表示端)“*”与电路中性端(或地端)相连，而把红端钮(用或表示端)与电路相线端相连。5.仪表的读数方法读取仪表的示值应在指针指示稳定时进行，如指示不能稳定，则应检查原因，并消除不稳定因素。若因电路原因造成指针振荡性指示，一般可以读取其平均值，若测量需要，应把其振幅量读出(即读出指针摆动范围)。为了得到正确的读数，在精度较高的仪表面板上设立了一个读数镜面，读数时应使视线置于实指针和镜中虚指针相重合的位置再读指示值，以保证读数的正确性，减少读数误差。6.仪表的维护各种仪表应在规定的正常工作条件下使用，即要求仪表的放置位置正常，周围温度为，无外界电场和磁场(地磁场除外)的影响，用于工频的仪表，电源频率应该是50Hz的正弦波。另外还应满足仪表本身规定的特殊条件，例如恒温、防尘、防震等。以保证测量的准确度。仪表在使用前应检查，注意端钮是否开裂，短接片是否可靠连接，外引线有无开断，指针有无卡涩现象等。仪表应定期进行准确度校验，保证其测量性能。仪表不使用时，应在断电条件下存放。如表内有电池时应将电池取出，防止电池漏液腐蚀机芯。精度越高的仪表，对存放环境条件的要求也越高。1.2.3常用电量的测量1.电流的测量（1）直流电流的测量测量直流电流一般用磁电式仪表。测量时电流表必须串联在电路中，因为，电流表内阻很小，如果不慎把电流表并接在负载两端，电流表将因流过很大的电流而烧毁。测量交流电流通常采用电磁系电流表。由于测量时，电流表是串接在被测电路中的，为了减少对被测电路工作状态的影响，要求电流表的内阻越小越好，否则将产生较大的测量误差。电流表表头允许流过的电流都很小，一般在几十A到几十mA范围内。测量大电流时都采用分流的方法，分流电阻有内附和外接两种。较大的分流器采用外接方式。内附方式中，有些电流表的正端有好几个接线端钮，分别用于测量不同量程的电流：也有些电流表采用插拨铜塞的方法选用量程，选用时要注意铜塞的位置。变换量程必须在仪表不通电的前提下进行，以防烧坏电流表：也可以用一根短路线把电流表两接线端钮短接后再改变量程，操作完成后再去除短路线，然后再读取测量值。（2）交流电流的测量测量交流电流一般用电磁式仪表，若进行精密测量时使用电动式仪表。由于仪表线圈绕组既有电阻又有电感。若用并联分流器的方法扩大量程，分流器很难做到与线圈配合准确，因此一般不采用并联分流器的方法，而是把固定线圈分成几段，用线圈绕组的串并联方式来改变量程。当被测电流很大时，用电流互感器作电流变换，以此扩大电流表量程。电流表的端子分为零线端和相线(俗称火线)端。另外由于电磁式或电动式仪表指针偏转角度与电流的平方成正比，所以仪表面板刻度是不均匀的，只有当偏转角度较大时读数才较准确。实际操作中要特别注意，电流表(钳形电流表除外)是串联在电路中的，绝不能和被测电路并联。否则由于其内阻很小；将有很大的电流流经电流表而烧毁电流表。用示波器也可以测量电流的波形。这时在被测电流支路中串入一个小电阻，被测电流在该电阻上产生电压，用示滤器测量这个电压(如图1.2.1所示)，便得到电流的波形。图1.2.1测电流波形图中串联电阻的选择应考虑下列几方面：R的值应足够小，当它串入被测电路中时应对被测电路无影响，R的值也不能过小，否则因被测电流i在其上产生的电压太小会使示波器的光点偏转太小，影响用示波器测量电流的准确度。2.电压的测量测量直流电压时，常用磁电式电压表；测量交流电压时，常用电磁式电压表。在测量电压时，应把电压表并联在被测负载的两端。为了使电压表并入后不影响电路原来的工作状态，要求电压表的内阻远大于被测负载的电阻。一般测量机构本身的电阻不是很大，所以在电压表内串有阻值很大的附加电阻。特别是测量直流高压时都采用串接电阻的方法扩大量程；而测量交流高压时，一般通过电压互感器把电压降低后再测量。测量电压的方法常用的有电压表测量法和示波器测量法两种。(1) 电压表测量法1) 直接测量法这种方法简便直观，是电压测量的最基本方法。即将电压表并接在被测电路两端，直接由电压表的读数确定测量结果(电压值)的测量方法。用此法进行测量时，首先应根据被测电压的特点(如频率的高低，幅度的大小等)和被测电路的状态(如内阻的数值等)来选择合适的电压表。一般以电压表的使用频率范围，测量电压范围和输入阻抗的高低作为选择电压表的依据。其基本要求是： 输入阻抗高。在测量电压时，电压表并联在被测电路两端，故其输入阻抗对被测电路将产生影响。如果被测电路的阻抗与测量所用电压表的输入阻抗可以相比时，就会造成较大的测量误差。因此，为了减小测量仪表对被测电路的影响，要求电压表的输入阻抗应尽可能高些。MF20万用表的输入阻抗比较低：DC-20K/V,AC-333K/V。数字万用表的输入阻抗较高，可达10M或更高； 测量交流电压时，要注意电压表适用的频率范围，所测电压的频率应与这个频率范围相适应。一般交流电表，如万用表的交流档只适宜于测几十赫到几十千赫的交流电压，毫伏表能测1赫到2兆赫的交流电压。 要有较高的精度。指针式仪表的精度按引用误差分成0.05、0.1、0.2、0.5、1.5、2.5、5.0等几个等级。在电压测量中，直流电压的测量精度一般比交流电压的测量精度高，通常在较高精度的电压测量中，采用数字式电压表。一般直流数字式电压表的测量精度在数量级，交流数字式电压表测量精度在数量级。2) 补偿法用这种方法测量电压时,可以消除电压表内阻对测量结果的影响。测量线路如图1.2.2所示。图1.2.2 补偿法电路图中R两端的电压是待测的。电压表V的内阻不够高时，会给电压的测量带来误差。如按图1.2.2接入内阻很低的稳压电源,尽管电压表的内阻不够高，用它来测量稳压电源的输出电压,是不会有问题的。为了确定R两端的电压，先调使之与接近，然后在ab间接入灵敏度高的电压表。调使的指示为零，这时；电压表V的读数，就是的值。由以上分析可见，当电压表的指示为零时，测量电路不从被测电路中吸取电流，所以对被测电路无影响。（2）示波器测量法用示波器测量电压最主要的特点是能够正确地测定波形的峰值及波形各部分的大小，因此在需要测量某些非正弦波形的峰值或某部分波形的大小时，就必须来用示波器进行测量了。下面主要介绍标尺法。双踪示波器使用前，首先要校准信号校准各档灵敏度，然后，将被测信号接入Y输入端，从示波器荧光屏上直接读出被测电压波形的高度（DIV格数），则被测电压幅值=灵敏度（V/DIV数）高度（DIV）。这种方法存在因Y轴放大器增益的不稳定所产生的测量误差。用示波器测幅值时要注意的是，被测信号必须从直流输入端接入，否则将会造成信号的直流成分被滤去，只剩下交流成分，而使结果不符合实际值。3.功率的测量电路的功率与电压和电流的乘积有关，所以用来测量功率的仪表要有两个线圈分别反映负载电压和电流，因此测量功率常用电动式仪表。（1）直流电路和单相交流电路功率的测量在直流电路中，功率，直流电路和电阻负载()的单相交流电路，可以直接用伏特表和安培表测出电压和电流，两者相乘即得出功率值，但应考虑伏特表和安培表的接法，以减小误差，必要时应根据表的内阻，将测量结果加以修正，以消除误差。在单相交流电路中，因此功率表上有4个端钮，其中电压端钮应并接在负载两端以反映电压，而电流端钮应串联在负载回路中以反映电流，表面按功率来刻度。1) 功率表的接线规则功率表系电动式仪表也称为瓦特表，指针转矩方向与两线圈的电流方向有关，因此要规定一个能使指针正向偏转的“对应端”。表盘上标记“*“(或“”)的端钮分别称为电流线圈和电压线圈的发电机端(即对应端)。接线时要使两线圈的“对应端”接在电源的同一极性上。电流线圈与负载串联，其发电机端“*I”要和电源的一端相接；电压线圈与负载并联，其发电机端“*U”要接在和电流线圈等电位处，即接在“*I”端或“I”端，这样才能保证两线圈的电流都从发电机端流入，使功率表指针作正向偏转（功率表接入电路的方法如图1.2.3所示，图例中电流量程选择1A，电压量程选择300V）。图1.2.3 功率表接入电路的方法按此规定功率表的正确接线有两种方式，如图1.2-4(a)、(b)所示，图中Rd为与电压线圈串联的附加电阻。除此之外的接线方式都是错误的，可能造成指针反偏或不能读出功率。在一般情况下，考虑到电流线圈的功耗比电压线路的功耗小，如果负载电阻较大，可略去电流线圈的功耗不计，这时采用电压线圈接电源端见图1.2-4(a)的接线方式较好。在精密测量时，或电源本身的功率不大而仪表的损耗不能忽略时，则功率表的读数中应引入校正值，即从读数中减去仪表本身的消耗功率。此时采用电压线圈接负载端见图1.2-4(b)的方式较好。（a） (b)图1.2.4功率表的正确接线2) 功率测量量程的选择选择功率表的量程应根据所测负载的电压和电流的最大值，来分别选择电压量程和电流量程。通常功率表有二个电流量程和三个电压量程，功率表是否过载，不能仅仅根据表的指针是否超过满偏转来确定。因为当功率表的电流线圈没有电流时，即使电压线圈已经过载而将要烧坏，功率表的读数却仍然是零；反之亦然。所以，必须保证功率表的电流线圈和电压线圈都不过载。一定要使电压量程能承受负载电压，电流量程大于负载电流，不能只考虑功率大小。当功率因数很低时，即使电压和电流均达到额定值，根据，这时功率也不能达到额定值。可见功率表量程的选择，实则是选择电压和电流的额定值。在实际测量中，还应接入电流表和电压表，以监视负载电流和电压不超过功率表的额定电压和额定电流值。3) 功率表的读数方法 在多量程功率表中，刻度盘上只有一条标尺，它不标瓦特数，只标出分格数。因此，被测功率须按下式换算得出式中P为被测功率，单位为瓦特(W)；C为电表功率常数，单位为瓦/格；为电表偏转指示格数。式中：是所选择功率表的电压量程，是电流量程,是标度尺满刻度的分格数。测量时，读出指针偏转格数后，再乘以C就等于所测功率数值。 普通功率表的功率常数式中为电压线圈额定量程，为电流线圈额定量程，为标尺满刻度总格数。例：D26-W型功率表的标尺满刻度总格数为125格，若电压量程选择250V，电流量程选择lA，则电表的功率常数瓦/格(W/div) 低功率因数功率表的功率常数式中为电表额定功率因数，在电表刻度盘上标出。例：D34-W型低功率因数功率表的标尺满刻度总格数为150格，若电压量程选择500V，电流量程选择0.5A，该表刻度盘上标出的额定功率因数为0.2，则电表的功率常数测量交流低功率因数负载功率时，应采用低功率因数功率表。因为普通功率表满偏的条件是：额定电压、额定电流、额定功率因数。当测量功率因数很低的负载(如变压器、电机空载运行)功率表读数很小，从而给测量结果带来不容许的误差。低功率因数功率表专为适应低功率因数状态下功率的测量。它采用补偿线圈或补偿电容的办法减少误差,同时采用带光标指示器的张丝结构，减小摩擦力矩的影响，以提高仪表灵敏度。1.3常用电子仪器选择与使用1.3.1常用的电子仪器在实训实践中，测试相关的电参数及分析电子电路的静态和动态的工作情况时，常用的电子仪器有：直流稳压电源、示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表、数字式或指针式万用表、晶体管特性分析仪等。它们分别可用于电路的各参数的测量。各仪表的功能如下。1. 直流稳压电源是把交流电源转换成直流电源的装置，在实训中可为电子电路提供工作电源。2. 示波器可用来观察电路中各测试点的波形，监测电路的工作情况，也可用于测量小信号的周期、幅度、相位差及观察电路的特性曲线等。3. 低频信号发生器(或函数信号发生器)为测量电路提供各种频率、幅度、及波形的输入信号。4. 晶体管毫伏表用于测量电路的输入、输出信号的有效值。5. 数字式或指针式万用表一般用于测量电路的静态工作点和直流信号。6. 晶体管特性分析仪用于对晶体管的特性及参数的测量。电子仪器的型号和种类繁多，这里不作详细叙述。1.3.2电子仪器的选择及使用注意事项1.仪器的选择测量时，合理选择电子测量仪器，是保证测量结果正确的重要前提条件。因此，仪器的选择是实践、测量的重要环节，要做好这一环节，应注意以下几方面。(1) 充分了解电子仪器的性能作为测量工具，选择时应全面、深入地了解和掌握各种仪器的功能、技术性能、基本原理及其使用方法。以使测量顺利进行并保证测量结果的正确。(2) 环境对仪器的影响任何仪器在使用过程中，对环境条件都有一定的要求。大部分的电子仪器，特别是灵敏度和精确度较高的仪器，受环境温度、湿度及电磁场的干扰影响很大。根据被测信号的特点及测量的要求，创造良好的测试环境，以免影响测试结果。(3) 根据测试要求选择测试仪器能够完成同一参数的测试的仪器类型可能有多种选择(如测量交流电压可以选用晶体管毫伏表、万用表、示波器等)，不同的仪器，其测量的精度和方法不同，应以满足测试要求，简洁、方便为标准来选择测量仪器。2.电子仪器使用注意事项使用电子测量仪器时，应严格遵循仪器的操作方法、步骤及操作中应该注意的问题。非法操作和使用仪器，都有可能导致测量误差增大或使被测电路、元器件及电子测量仪器损坏。因此，在使用仪器的过程中，应注意以下几方面的问题。(1) 接通电源前，应仔细检查仪器的开关、旋钮、接线插头等是否接好，是否存在故障，以防止短路、开路或接触不良等人为故障。为了确保人身和仪器的安全，仪器的电源插头连接线等绝缘层应完好无损，接地要良好。(2) 接通电源后，不能敲打仪器机壳，不能用力拖动。如要移动仪器设备，应首先切断电源，然后轻轻移动。测试结束后，应先关断电源，确保安全时再拆除电路。(3) 使用仪器时，应注意仪器适用电压范围与电网电压是否吻合，同时应注意电网电压的波动。盲目的使用会导致仪器不能正常工作或损坏。(4) 在将仪器和电路连接成测试系统时，要注意系统的“共地”问题，同一系统中的所有仪器和电路的接地端需可靠地连接在一起。否则，就会引起外界干扰，导致测量误差增大。有时甚至会损坏仪器或电路，造成不必要的损失。1.4万用表的基本原理与使用万用表是一种高灵敏度、多用途、多量限的携带式测量仪表，它在电工、电子技术中是一种最常用的仪表，能分别测量交、直流电压、直流电流、电阻、音频电平及电子元件的检测，适宜于无线电、电信及电工事业、企业单位作一般测量用，习惯上又称作三用表。万用表的型号较多，有些型号的万用表还可用作测量电感量、电容量、功率及晶体管的值等。因此，万用表是电子测量和维修所必备的常用仪表。是电子测量和维修所必备的常用仪表。1.4.1万用表的组成及一般使用方法万用表的基本组成主要包括指示部分、测量电路、转换装置三部分。1.指示部分俗称表头，用以指示被测电量的数值“指示部分”是万用表的关键，其很多的重要性能，如灵敏度、精确等级等都决定于表头的性能。指针式万用表该部分通常为磁电式微安表，而数字式万用表则为液晶或荧光数码显示屏。“指示部分”是万用表的关键，其很多的重要性能，如灵敏度、精确等级等都决定于表头的性能。2.测量电路是把被测的电量转化为适合于表头的微小信号，再通过“转换装置”转换成能够驱动指示部分指示所需的信号。3.转换装置通过转换装置可实现万用表的各种测量类型和量程的选择。转换装置通常包括转换开关、接线柱、输入插孔等；转换开关有固定触点和活动触点，测量时，改变开关的位置，即可接通相应的触点，实现相应的测量功能。万用表(包括指针式和数字式)的测量灵敏度和精度相对来说较低，测量时的频率特性也差(测量信号的频率范围451000Hz)；从而只能用于对工频或低频信号的测量，且测量交流信号时读数为有效值。1.4.2指针式万用表指针式万用表的型号和种类很多，不同型号的万用表，功能也不尽相同，最简单的万用表的工作原理示意如图1.4-1。实际测量时，要根据需要，选择和使用合适的万用表。-般说来，万用表的测量灵敏度和精度越高，价格就越贵，一般以满足测量要求为度。1.使用万用表测量的一般方法和步骤图 1.4.1 万用表工作原理图1.4.1是万用表工作原理示意图(1)根据被测电量的类型(电压和电流等)，将转换开关置于相应的位置，然后确定测量的量程；(2)测量电压、电流时，所选量程最好使指针偏转在量程1/2以上位置；(3)指针式万用表的测试表棒有正、负之分，测试电路的电量时，连接应正确；即红表棒接电路中电压的正极(标有“+”号的位置)，黑色表棒接电路中电压的负极(标有“-”号的位置)。如果反接，则可能会导致表头指针反向偏转，严重时会损坏表头；(4)测量电压时，两表笔与被测电路测试部分并联相接；测量电流时，则于被测电路测试部分串联相接；测量电阻的阻值时，两表笔于电阻的两端相连；而测量晶体管、电容等的参数时，则应将其端子插入万用表面板上的指定插孔。在测量电阻值时，万用表在更换每一次量程时，应先调零(两表笔短接，调整调零旋钮，使指针指在零点)，然后再测试；(5)万用表的表盘上有多条标度尺，读数时应根据被测电量，观看对应的标度尺，与量程挡联合读出正确的测量数值。2.使用时的注意问题(1)将万用表接人电路前，应确保所选测量的类型及量程正确；误用电流挡、电阻挡测量电压极易造成万用表损坏；(2)用万用表测量高压时，不能用手触及表棒的金属部分，以免发生危险；(3)在电路中测量电阻的阻值时，应断电进行测量，否则，会烧坏电表；(4)量大电压、大电流时，不可带电拨动转换开关，以免烧坏万用表；(5)测量结束后，应习惯将万用表的测量转换开关拨到“交流电压”最大量程挡，以免自己或他人在下次使用时因粗心而造成仪表的损坏。1.4.3数字式万用表有时显示数字一直在一个范围内变化，则应取中间值。数字式万用表的用途与指针式万用表类似，它采用数字直接显示测量结果，读数具有直观性和惟一性。且体积小、测量精度高、应用十分广泛。常用的数字万用表多为三位半显示，测量时输入极性自动切换，且具有单位、符号显示。数字式万用表在开始测量时，一般会出现跳数现象，应等待显示稳定后再读数。1.数字式万用表的使用方法其使用方法与指针式万用表大致相似：(1) 测量直流电压将电源开关拨到“ON，量程开关拨到“DCV范围内的合适量程位置，测试的红表笔、连接到“Vn”插孔，黑表笔与“COM端子连接，测试并读取数值。直流电压挡一般不能超过1000V；(2) 测量交流电压将电源开关拨到“ON，量程开关拨到“ACV范围内的合适量程位置，表笔接法同上。测试时注意：被测电压的频率应在所用的数字万用表测量信号频率范围内(一般45-1000Hz)；在交流电压(“ACV)各挡，最大允许输入电压的交流有效值不能超过极限值(一般在750V左右)；(3) 测量直流电流将电源开关拨到“ON，量程开关拨到“DCA范围内的合适量程位置，红表笔插入“rnA插孑L，黑表笔插入“COM插孔，测试时注意：若被测电流超过“mA-COM输入端口的测量范围，则应拨至“20mA/10A挡，并将红表笔插入“10A”插孔；(4) 测量交流电流将电源开关拨到“ON，量程开关拨到“ACA范围内的合适量程位置，表笔接法同直流电流的测量相同；(5) 电阻值的测量打开电源开关，量程开关拨至“n”范围内的合适量程位置，红表笔插入“Vn”插孔，黑表笔插入“COM插孔。请注意：不要测量电路中的带电电阻，以免损坏仪表；(6) 二极管压降的测量打开电源开关，量程开关拨至二极管挡，红表笔插入“Vn”插孔，外接二极管的正极；黑表笔插入“COM插孔，外接二极管的负极。当测试电流在0.5-1.5mA之间时，锗管的正向电压降通常在0.150.30V之间，而硅管的正向电压降通常在0.55-0.70V之间；(7) 三极管的测量根据被测三极管的类型，将开关拨至“PNP或“NPN挡，打开电源开关，把三极管的端子插入测量插口的对应孔内即可读数。2.指针式万用表和数字式万用表的使用不同之处指针式万用表和数字式万用表的使用方法大致相同，但由于其内部电路和显示方式的不同，在具体的使用方面还存在着一些差异。就一般万用表而言，指针式万用表的测量精度通常为2-2.5级(22.5)，数字式万用表的测量精度为1o25o，当用万用表测量时，对测量精度要求较高的场合应选用数字式万用表。由于数字式万用表采用数字式显示，其读数直观且精确，指针式万用表的读数误差较大。在测量过程中，指针式万用表的量程需在测量前由测量者预先选定，而数字式万用表的量程则能自动转换。同时数字式万用表在测量参数值超量程时能自动溢出，指针式万用表则会出现打表头现象。因此，当被测量参数值在测量前无法估计时，一般选用数字式万用表较为方便。数字式万用表对被测信号采用的是瞬时采样工作方式，测量时抗干扰较差，而指针式万用表测量较为稳定，抗干扰能力较强，从而使用数字万用表测量时要求被测系统的共地较好。此外，对直流参数的测量数字式万用表不宜选用，因为直流工作状态下指针式万用表读数比数字式万用表准确。就输入阻抗而言，数字式万用表比指针式万用表高很多。因此，数字式万用表更适用于高阻抗电路参数的测量。另外，一般指针式万用表测量电流的最大量程只有几百毫安，且无交流电流挡，因此测量交流电流或大电流时以选择数字万用表为好。判别晶体管的好坏，选用指针式万用表较为方便；测量电阻阻值，选用数字式万用表则读数准确、使用更为方便。测量时，应视具体情况合理选用指针式或数字式万用表。1.4.4 MFl0型万用电表使用说明1.用途本仪表为高灵敏度，磁电整流系多量限万用电表，可以测量直流电压、直流电流、中频交流电压、音频电千和直流电阻，由于测量所消耗的电流极微，因此在测量高内阻的电路参数时，不会显著影响电路的状态，是现代电讯器件制造工厂和科学研究测试的必需常备测量仪表。电流最灵敏量限的满度值为10/A，可以用它来测量普通万用电表所不能测量的微弱电流。由于仪表直接用磁电型式结构作为测量基础，故而使用方便，维护简单，并且稳定性良好。仪表适合在周围气温为0+40C)相对湿度在25甲o80%d的环境中工作。2.主要技术特性(1) 测量范围1) 直流电流；10/50/100/xA，1/10/100/1000mA2) 直流电压：05V(10/aA)/1/25/10/50/100/250/500V3) 交流电压：10/50/250/500V4) 直流电阻02/20/200k/2/20/200MO(X1/X10/X100/X1k/X10k/X100k)6) 音频电压：1022dB(2) 准确度等级：1) 直流电流电压：2.5级(以标度尺工作部分上量限的百分数表示)。2) 交流电压：5.0以标度尺工作部分上量限的百分数表示)。3) 直流电阻：2.5级(以标度尺长度的百分数表示)4) 音频电平：5.0级(以标度尺长度的百分数表示)。(3) 频率影响：频率范围：45Hz1.5kHz误差：5%(4) 温度影响：外界温度自232，每变化10，仪表指示值的变化不超过表1.4.1的规定：(5) 位置影响：仪表规定为水平位置使用。当仪表向前后、左，右倾斜100时，其附加误差不超过等级指数的50(6) 阻尼时间：不超过4S。(7) 绝缘强度：仪表外壳与电路的绝缘强度能耐受50H2，正弦交流试验电压2000V历时一分钟，(8) 仪表的外形尺寸：220mmXl45mmX85mm。(9) 仪表的重量：2kg。表1.4.1 测量分量随温度的变化测量分类温度每变化10所引起的示值变化误差的表示方法直流电流电压2.5%以标度尺工作部分上交流电压5.0%量限的百分数表示直流电阻1.25%以标度尺工作部分长度的百分数表示(电阻量限的标度尺全长为102mm)3.使用方法(1) 零位调整：将仪表放置水平位置，使用时应先检查指针是否在标度尺的起始点上，如果移动了，则可调节零位调节旋纽，使指针回到标度尺的起始点上。(2) 直流电压的测量：将范围选择开关旋至直流电压V的范围所需要的测量电压量程上，然后将仪表接入测量电路，电压方向必须遵守接在端钮上标志的极性量程选择应尽可能选接近于被测之量，使指针有较大的偏转角，以减少测量示值的绝对误差。读数视第三条直流刻度(3) 交流电压的测量：测量交流电压的方法与直流相似，只要将范围选择开关旋至欲测量的交流电压量程上即可。测量交流电压的额定频率为45Hz0.15kHZ，其电压波形在任意瞬时值与基本正弦波差值，不超过1%。为了取得准确的测试结果，仪表的公共极*应与讯号发生的负极(接机壳端)相联，如图4所示这是因为仪表机件对地的分布电容所致。如果接反了，则误差会增加很多。(4) 直流电流的测量：将选择开关旋至直流电流mA或A范围内，并选择至欲测的电流量程上，然后将仪表串联接入电路，其端钮应用联接导线与负载紧固联接，电路联接法见图5。读数视第三条直流刻度。(图5)(5) 直流电阻的测量将范围选择开关旋至电阻范围内，短路外接电路，指针向满值偏转，调节零欧姆调整器，使指针指示在零欧姆位置上，然后用测试杆分别去测量被测电阻值。为了使测试结果求得准确，欧姆刻度应尽可能使用中间一段.l、l0、100、1k，10k五个量限合用1.5V电池，l00k专用16V层叠电池，当调节零欧姆调整器不能使指针到达满度时，即为电压不足，应立刻更换新电5b，防止因电池腐蚀而影响其他元件。l00k量限使用的15V层叠电池，当某些地区供应有困难时，也可接成外接电源形式：即将附件闭合器代替电池，装入电池合，然后外串接15V电源，用同样方法测量被测电阻值，测量电阻阻值视第一条刻度。4、注意事项为了测量时获得良好效果及防止由于使用不慎而使仪表损坏，仪表在使用时，应遵守下列注意事项(1) 仪表在测试时，不能旋转开关旋钮，特别是高电压和大电流时，严禁带电转换量程。(2) 当被测之量不能确定其大约数值时，应将量限转换开关旋到最大量限的位置上，然后再选择适应的量程，使指针得到最大偏转，(3) 测量直流电流时，仪表应与被测电路串联，禁止将仪表直接跨接在被测电路的电压两端，以防止仪表过负荷而损坏。(4) 测量电路中的电阻阻值时，应将被测电路的电源断开，如果电路中有电容器，应先将其放电后才能测量，切勿在电路带电情况下测量电阻。(5) 仪表在每次用毕时，最好将范围选择开关旋在交直流电压的500V位置上，防止下一次使用因偶然疏忽调节测量范围而致使仪表损坏(6) 测量交直流电压时，应将橡胶测试杆插入联有导线的绝缘管内，且不应暴露金属部分，并应谨慎从事能使指针到达满度时，即为电压不足，应立刻更换新电5b，防止因电池腐蚀而影响其他元件。(7)l00k量限使用的15V层叠电池，当某些地区供应有困难时，也可接成外接电源形式：即将附件闭合器代替电池，装入电池合，然后外串接15V电源，用同样方法测量被测电阻值，测量电阻阻值视第一条刻度。1.4.5 DT-830型数字万用表1.简述近年来数字万用表使用日益广泛，它具有精度高，输入阻抗高，显示直观，过载能力强，功能全等优点。目前已有DT-830普通型，DT-860，DT-870自换程和DT-930，DT-940全保护功能等产品。下面以DT-830型为例作一简单介绍。DT-830型数字万用表原理框图如图1.4.2所示。图1.4.2 DT-830型数字万用表原理框图虚线框内表示直流数字电压表(DVM)，它由阻容滤波器，A/D转换器，LCD液晶显示器组成。在数字电压表的基础上再增加交流，直流(AC-DC)、电流电压(A-V)，电阻电压(Q-V)转换器，就构成了数字万用表2.基本技术性能(1) 显示位数：4位数字，最高位只能显示1或不显示数字，算半位，所以称3位，最大显示数为1999或1999。(2) 调零和极性，具有自动调零和显示正、负极性的功能。：(3) 超量程显示，超过量程时显示1”或“1”。(4) 采样时间：04s。(5) 电源：9V叠层电池供电。(6) 整机功耗：20mW3.使用方法及注意事测量电压，电流，电阻等方法与指针式万用表相类似，不再介绍。下面仅将DT-830型数字万用表使用时的几点注意事项加以说明。图1.4.3为DT-830型数字万用表的面板图。(1) 测试输入插座：黑色测试：棒插在“COM()”的插座里不动。红色测试棒有以下两种插法：(a)在测电阻值和电压时，将红色测试棒插在“V”的插孔里。(b)在测量小于200mA的电流时，将红色测试棒插在“mA”插孔里。当测量大于200mA的电流时，将红色测试棒插在“l0A”插孔里。(2) 根据被测量的性质和大小，将面板上的转换开关旋到适当的档位。并将测试棒插在适当的插座里。(3) 将电源开关置于“ON”位置，即可用测试棒直接测量(4) 测毕，将电源开关置于“OFF”位置。(5) 当显示器显示“+”符号时，表示电池电压低于9V，需更换电池后再使用；(6) 测三极管hFEH时需注意三极管的类型(NPN或PNP)和表面插孔E、B、C所对应的管子管脚。(7) 检查二极管时，若显示“000”表示管子短路；显示“1”表示管子极性接反或管子内部已开路。(8) 检查线路通断，若电路通(电阻20)电子蜂呜器发出声响。图1.4.3 DT-830型数字万用表面板图表1.4.2 数字式万用表各档功能标记符号测量范围输入阻抗或满量程电压降精度备注