万用表的结构和工作原理

1、万用表的结构及其工作原理 一*万用表的结构万用表主要由磁电系、和组成。1表头表头是万用表的，万用表的许多性能都是由表头决定的，表头的用以指示被测量的数值。万用表的表头都是米用咼灵敏度的，表头的满偏电流常为几十微安，满偏电流越小，灵敏度越高，测量电压时仪 表的内阻就越大。一般的万用表，直流电压档内阻（即万 用表测量每伏电压所具有的内阻）可达20kq-100kqa/, 交流电压档内阻一般要低一些。2转换开关万用表中的转换开关是，它的是选择测量线路、改变测量范围。3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直流的微小电流。测量线路中使用的电阻元件主要是线绕电 阻和金属膜（早期的万用表用碳

2、膜，如本 次修的mf30）电阻。低阻值电阻用镭铜材 料制成线绕电阻，较高阻值用金属膜电阻。 线路中的可调电阻一般都采用线绕电位器。由于万用表的测量对象多，测量量程范围 宽，所以要比普通仪表的测量线路复杂， 但其测量原理与普通仪表仍是一致的。例 女口：测量电流依靠分流电阻扩大量程；测 量电压采用分压电阻扩大量程等。、万用表的工作原理2.1表头2.1.1表头参数的测定万用表表头满偏时允许通过的电流，用lg表 示，表头内阻用rg表示，其等效电路如图（一）测ig1）将直流恒流源置于2ma档，并将输出细调 调到最小，然后按图2所示接好电路图，r 为十进制可调电阻箱，注意极性！2）开关s断开，慢慢调节输出

3、细调旋钮，观察表头指针偏转，直到满偏，记下恒流源的输出电流，即为ig （约46）（二）测rg：米用半偏法在图2中，保持电流源输岀电流不变，闭合开 关s,调节电阻箱r的阻值，使表头的指针 指在1/2满偏位置2.2表头扩程为基本表做法:先将原表头的灵敏度扩展成最接近的简 单的整数2.3指针式万用表最基本的的工作原理指针式万用表最基本的的工作原理如图所示2.31直流电流测量线路设计计算开路个别转换式分流电路闭路抽头转换式分流电阻it5s10041000 ma+x口 _ w + _直谕电压降(v);该抽头电流量限但丿1在工艺上，为了便于调整，修理和成批生产，大多采用整 kq值，表头上再串联一只可变线绕

4、电阻，这样一来，当 表头参数有所变动时，可得到补偿。2.51：/ 016. 2u/500f22啦1ie <1007ibm -1007 s 匸q咛血倔el zok '“ibi cl10utdl 3007r13r12rll r10etes50c»0enotnuz.e lisoe9.1 旧t2 o.olut匕2500ue5 16 doot 跑)eld imfi k532eh& rt k! m14 1e0ci 6.75h 6.75h(v2) h/2)k.ienr凰ro本图纸中凡电阻阻值未注明者为g，功率未注明者为1/4vfdr|ise.3w2：l tser1956i1c

5、 w id ii丄町m宓 ldlke 9veo180".m lira)ecio b： e 0.edc 丄d.aero.沏2.5k0.5a2.32直流电压测量线路设计用串联电阻扩大电压量限的基本原理直流电压灵敏度：电压表测每伏直流电压所 需要的阻值，叫做“直流电压灵敏度”， 它在薮i直上等于该表电流灵敏度的倒数， 即直流电压灵敏度=】/例如电流表的灵敏度为|电 压表，負吉流电庄灵敏直流电压灵敏度越高，流径表的电流越小， 测量结果越淮。2.5h233交流电;e整流电路e测量线路设十e6 16 <1007(+2)2.5k126 e7-ai_|1qi 6.751 g.75i ±

6、;：2500v (1/2) u/2)2.34欧姆档测量线路的设十 一般设计原理图 欧姆中心值概念欧姆调零004:咄1a田ioz i3j e_h=j叫r00s13 t2ooi? wait-*o二、万用表的工作原理1 -mf30直流电压、电流测量电路2siau2ck用孕ti ids©?! r.fl?wi500匸十orff別如磁w2soy 呼41.4 a. 2 51dqrr=re + r7 + 刚 + r 陶= 3 65kq +1.61kq +409fi +3. 4k£2计算各档分流阻值根据kcl及并联特点可得式厂41.4 it 2514flr f1rl11ir2h r 1i11

7、j%1i 丄其中为僅50pa时闭路分流电阻的总欄1 *1. !1110.1 11d9qf_li""11. q9o卜戏 (j5ir同理可算出1=50ma时i. azinid. sa ff-1c07?,根据mf30所给参数,50歸癇詠& =xi2ioo=i.2ini 5()0xl(p13=5 ma时的分流电阻we= 907?. =107?1r二民 + rr + r 旳 + rw3=3. 65ks +1.61kc2 + 409倉+3. 4瓯r、=1.82 kg14=0.5 ma时的分流电阻=1o7?3 =1o9kg测量直流电压原理电路9 is3翅穽鸾弱诰rx欧姆表量程的扩

8、大玉由欧姆表的刻度特性可知，欧姆标尺的有效使用范围一般只在 10倍欧姆中心值的刻度范围内，超出这个范围就会引起很大的误差。所以，一个量程并不能满足所有范围电阻 测量的需要。可得到被测量电阻值。为了测量不同大小的电阻，并且又能够共用一条标尺，万用表的测量线路都是做成多量程 的，根据欧姆中心值可以按十进制扩大其量限。例如rx1的欧姆中心值为24q,那么其 他各档的欧姆中心值就取240q, 2400q，从而构成rx1 （标准档）、x10、x100、 x1k. x10k等多倍率档的欧姆表。在测量时，只需将欧姆表的读数乘以所选用的倍率就保持电池电压不变，通过量程转换开关s的切换，改变与表头并联的分流阻,

9、改变分流电阻值.即低阻档用小的分流电阻，高阻档必用大的分流电阻，这样，当开关位于高阻 档时，虽然被测量电阻增大，整个电路电流减少，但通过表头的电流依然大，扩大方法保证了表头应有的灵敏度。同时，相同的指针数所表示的被测电阻值也扩大了,因为欧姆表的中心阻值等于它的总内阻各档的串联电阻应选择得使仪表在各档 时的总内阻相应各档的欧姆中心值相等。电位器rp作欧姆调零用，一般万用表 的电阻档都采用这种办法来扩大量程。土曰甘比讪山提高电池电斥可以提高禎头的电流，从而使电阻晟程得到扩大为了得到较高的 提冋电儿电匚：电压，万用表中通常采用积层电池。万用表欧姆档的正确使用使用万用表的欧姆档时要注意：:万用表的转换

10、开关全都放置在测量电阻的位置上。不能测量带电情形下的电阻，要在被测电阻与其他器件隔离开时进行测量。测量时注意不要用两只手同时接触万用表的测试棒导体部分，否则仪表指示值反映 的是人体电阻与被测阻并联等效电阻。每更换量限都要先进行零欧姆调整，将两根测试棒短接，调整零欧姆调整器使指针指向零欧姆处，然后再开始测量。(4) :适当选择欧姆档的量限，使指示值接近欧姆表标尺的中间即欧姆中心值附近，大约0.1r-10r范围较准确。(r为欧姆中心值)此外，应用欧姆表测晶体管参数时应避免电流过大或电压过高而损坏被测晶体管，常用 “rx100”或 “rx1k”档。(5) :在利用万用表欧姆档测晶体二极管正反向电阻时

11、， 应记住“+”插孔接的是表内电池的负极(6) :万用表常有“rx1”、“rx10”、“rx100”、“rx1k”、等各档并共用 一条标尺，测量时，仪表指针所指标尺处的数值乘以这些倍数便可得到被测电阻值。3 测量交流电压原理电路交流电压灵敏度5000 q /v4万用表的保护原理1.二极管（并在表头）：如图所示d“ d?为两只硅二极管，分别与表头并联，但管子极性相反。从硅二极 客的伏安特性上可以看出，当正向电压在0-0.15v时，正反向电流都几乎 截止，仅当正向电压超过导通电压（约0.607v）时才导通。若正向电流继续增大，硅二极管的压降基本稳定在正向导通电压上。图中6起保护表 头的作用，即使误

12、拨电流档去测电压，也不至于烧坏表头（但可能烧坏分 流电阻）。d?的作用是，当两支表笔位置插反而又发生过载时，起到保 护表头的作用。二极管分流保护时间为4ps。2保险丝：0.5a加在电路的入口，主要起保护电路作用，也可起保护表头。:即使加了保护电路，仍有烧表或烧元件的危险。 操作时务必谨慎细心，避免发生过载！返叵三、如何正确使用万用表使用万用表时，必须注意下几点：1要正确选择被测量对象及其量限的档位万用表的测量对彖多、量限多，使用时一定要注意调准转换开关的测量档位，否则会损坏仪表。 如果不知道被测量是交流还是直流，可先用交流档试测。如果不知道被电压和电流的大小范围，应从 大量限试起，然后逐渐减小

13、量限。使用万用表测量电压、电流时，应尽可能选择量限使仪表的指示值 超过所用仪表标尺的一半。测量电阻时，应使被测量电阻尽量接近标尺的中心。测量完毕后，应将转换开关置 于交流电压最高档或空档上，这样，可以防止在下次测量时由于粗心而发生事故。2接线要正确测量电流时，仪表应和被测支路串联，使被测电流流过万用表；测电压时，仪表应和被 测电路并 联，使电压加在仪表两端。并要注意极性。3操作要正确使用万用表要胆大心细，使用前做到心中有数，并且注意：在测量高电压或大电流时不能在通电情况下切换转换开关。（2）:否则，由于被测电阻上电压的串入，不仅会严重歪曲测量结果，甚至可能烧毁表头。万用表的欧姆档如何正确使用，

14、见前说明测量直流高压时要有足够的绝缘及相应的技术措施（例如操作人员应穿绝缘靴并站在绝缘垫上 ）o万用表的标尺有好几条刻度线见图mf-30型万用表的而板图。一定要认清该读的刻度线，不能交直 流串用，更不能看错读错。一般万用表的准确度为2. 5级或5. 0级。可根据准确度以及测量所选取的量限仪表的指示值该记录 几位有效数手。k、四、怎样检查和调修万用表的故障？工具：好万用表一块、好电阻箱一个基础：熟悉万用表原理、结构、了解万用表经常容易损坏元件及故障点。1做好充分的准备工作：清洁工作台，并备齐所用工具，材料及待修万用表的使用说明书、工作原理图等。精读待调修万用表的使用说明书及工作原理图。掌握待调修

15、万用表的结构、功能以及主要技术参数 等，并对原理图进行全而的分析，掌握电路的工作原理。在全而了解待调修万用表工作原理的基础上 对万用表的基础电路直流电流测量电路进行精细地分析，弄清工作原理及其与整体电路的连接关系等。2初步鉴定外部鉴定，观看检查万用表外部的表壳、端钮、旋钮及其它附件等有无损伤，表头有无故障现 象，旋钮是否旋转灵活自由等。内部检查，打开表壳，检查仪表内部机械零件、电气元件、电路接线、开关触头等有无烧损、 脱焊和断裂接触不良等形象，若明显有机械零件或电气元件损伤脱焊，则应及时进行焊接更换。 特别要检查检查保险：用rx1档，mf30阻值应低于0。8q,大于0。8q不能用。检查电池：用

16、直流电压档2.5v测量，新电池应大于1.5v,旧电池小于1.5v （可并30q的电阻， 若低于1.4v不适用于万用表，低jt.3v不能用。3表头检查：（1）rx1档，指针不能回0,继续用rx10、rx100都无反映，故障存在（2）5ooma：用待检修的万用表测量低于1.5v的旧电池，基本应满偏，否则用50ma,若无反映，表头 可能有问题。表头厂红线断开，用好痴用表r x1k （内阻最大，电流最小，电压1.5v）测表头：黑表笔接红线， 籃表笔接黑线，如果表头好，则指针满偏，否则故障。湘丽，将保护二极管断开，再重复，若不 偏，表头坏。如直流电流档完好，则用直流2.5v档测旧电池的电压，若指示正确则

17、无故障, 否则有故障。4测量线路的调修直流电流档调修直流电流档所出现的故障多是由于使用者误操作，在测量直流电流的档位上测量较大的电压，引 起分流电阻值的严重变化，甚至烧毁而造成的。打开表壳之后，按照转换开关档位，可以很容易 地找到损坏的电阻。有技术图纸资料，可以按原阻值更新之后，稍做调整。如果不了解原阻值， 可以按下述方法推导。只要测得 的电阻值，就可以方便地确定 的理论佶闭路式分流电阻的调修所以只要知道各量程的电流值，即可通过测量各量程 的分流电阻值，按上式求得欲知的电阻。例如，经检 查闭路电阻烧坏，由该式得直流电流档常见故障及调修故障现象故障原因调修1通电指针无指示表头断路 分流电阻短路

18、测量端接线脱 焊复复复 修修修2部分量程不通，其它量程 误差大分流电阻断路 或短路修复误差大正误减超差分流电阻阻值 变大修复负误差超差分流电阻阻值 变小4各量程指示无规律转换开关位置 串动调整位置，正 确安装电阻档调修在万用表中，电阻档是最易发生故障的部分。操作者在测量电阻时，带电操作或是将转换开关置于 电阻档时误测电压和电流，都可能引起电阻档线路损坏；内附干电池的接触情况、端电压是否在有效 电压范围内等，都会影响测量的准确性。电阻档常见故障及调修故障现象故障原因调修1表笔短路，表头无指 示表笔断线，开关接触不 良电池无电压或断路调零电位器断路修复 更换或修 复修复2xi量程表笔短路，指 针无

19、法调到“0”电池电压低于有效电压更换3xi量程表笔短路，可 以调零，但其它量程 却调不到“0”分流电阻阻值变小更换4表笔短路，表头指示 不稳定线路中有假焊点电池接 触不良表笔引线时通时断修复5拔到电阻档，表笔不短路表头就有指示， 小量程较明显线路严重漏电，转换开关有严重击碳层修复x直流电压档调修造成电压档示值误差大或无指示的主要原因是由于操作者误操作。在低电压档测量高电压， 损坏了串联附加电阻。这种情况在打开表壳之后，可以很容易地发现故障点。利用电压灵敏度， 按照电压量程计算，将已损坏的电阻更新，稍做调整就可以排除故障。调修顺序是从小量程档开 始。直流电压档故障现象及调修故障现象故障原因调修1

20、无指示附加电阻断路修复或更换2正误差超差附加电阻增大更换3负误差超差附加电阻减少更换4正误差超差并随着电压量程加大而严重表内电压电路受潮 印刷线路板受潮或击碳 电压电路漏电用120号航空 汽汕淸洗后 烘i： 更换i卩刷线 路板5不通电有指示小量程更 明显受潮、污染与电池回路 漏电淸洗.烘1： 改变连线位置i1碳、绝缘 淸洗、烘i* 恢、丄以 或更换线路6加大.天星裡稀示正和电阳f降。开关击碳、误差超差严重击穿等。的.板。更换、 修复开关筹交流电压档调修交流电压档常见故障及调修故障现象故障原因调修1转换开关置于交流档位 时无指示整流元件短路或断路， 整流部分电路开焊修复或更 换整流元 件2转换开

21、关置于交流档位 时，虽有读数，但都差 一半整流电路故障，全波 整流动电路有一部分 失效变为半波整流更换整流 元件3交流电压档示值误差大串联电阻阻值变化， 绝缘电阻降低或转换 开关故障更换4指针谐振表头故障 电路中旁路电容变质 或失效修复表头 更换易损元件的调修插座：是否接触良好所有的机械元件都有可能成为易损点电位器：是否存在脱焊转换开关：动、静触片是否接触良好，有否油污万用表的校验直流电压、电流档校验分别用500ma、直流2.5v档测旧电池，应为正常偏转。电 阻档的校验分别用电阻档rx1、rx10、rx100、rx1k去测标准电阻10q、 100 q、1000 q 9000 q的电阻，基本符合则为正常。问题：1万用表测量直流电流时，表针不偏转无指示，试分析其故障原因。此类故障的原因有