万用表,不论是工程师、电工初学者、老电工,还是普通居民,都是能派得上用场的电气工具。
我国市面上数字万用表的品牌和型号多达数百种,常见的国内外型号也有几十种。你用的是哪家?
温馨提示:新手请细读,老司机可略过。
1.常用的万用表有指针式和数字式两种:
指针式万用表是以机械表头为核心部件构成的多功能测量仪表,所测数值由表头指针指示读取;
数字万用表所测数值由液晶屏幕直接以数字的形式数显示,同时还带有某些语音的提示功能。
2.按外形划分
有台式、钳形式、 手持式和袖珍式等。
3.优缺点对比
指针式万用表的读数精度较数字式万用表稍差,但指针摆动的过程比较直观、明显,其摆动速度和幅度有时也能比较客观地反映被测量值的大小和方向。
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。
指针式万用表
指针式万用表的型式很多,但基本结构是类似的。指针式万用表的结构主要由表头、转换开关(又称选择开关)、测量线路等三部分组成。
表头:是测量的显示装置;万用表的表头实际上是一个灵敏电流计
转换开关:选择被测电量的种类和量程(或倍率)
测量线路:将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。
表 头
转换开关
指针式万用表使用注意事项
使用时
(1)必须水平放置,以免造成误差。
(2)不要碰撞硬物或跌落到地面上。
(3)不能用手去接触表笔的金属部分。
(4)在测量某一电量时,不能在测量的同时换档,尤其是在测量 高电压时,更应注意。否则,会使万用表毁坏。
如需换挡,应先断开表笔,换挡后再去测量。
正确接线
1.红表笔与“+”极性插孔相连,黑表笔与“—”或“*”或“COM” 极性插孔相连。
2.测量直流量时,注意正、负极性,以免指针反转。
3.测电流时,仪表应串联在被测电路中;测电压时,仪表应并联在被测电路两端。
4.测量晶体管时,应牢记万用表的红表笔与表内电池的负极相接;黑表笔与表内电池的正极相接。
正确选择测量挡位
1.测电压时应将转换开关放在相应的电压挡;测电流时应放相应的电流挡等。
2.选择电流或电压量程时,最好使指针处在标度尺三分之二以上位置;选电阻量程时,最好使指针处在标度尺的中间位置。
3.测量时,不确定被测数值范围时,应先将转换开关转至对应的最大量程,然后根据指针的偏转程度逐步减小至合适的量程。
使用后
(1)万用表使用完毕后,如果没有空档,应将量程转换开关置于最高交流电压档;如果有空档(“*”或“OFF”),则应拨至该档。
(2)万用表长期不用时,应将表内电池取出,以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。
数字式万用表
挡位盘
插 口
数字万用表的注意事项
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。
测量先看挡,不看不测量
每次拿起表笔准备测量时,务必再核对一下测量类别及量程选择开关是否拨对位置。为了安全,必须养成这种习惯。
测量不拨挡,测完拨空挡
测量中不能任意拨动选择旋钮,特别是测高压(如220V)或大电流(如0.5A)时,以免产生电弧,烧坏转换开关触点。测量完毕,应将量程选择开关拨到“•”位置。
表盘应水平,读数要对正
使用万用表应水平旋转,读数时视线应正对着表针。
量程要合适,针偏过大半
选择量程,若事先无法估计被测量大小,应尽量选较大的量程,然后根据偏转角大小,逐步换到较小的量程,直到指针偏转到满刻度的2/3左右为止。
测R不带电,测C先放电
严禁在被测电路带点的情况下测电阻。检查电器设备上的大容量电容器时,应先将电容器短路放电后再测量。
测R先调零,换挡需调零
测量电阻时,应先将转换开关旋到电阻挡,把两表笔短接,旋“Ω”调零电位器,使指针指零欧后再测量。每次更换电阻挡时,都应重新调整欧姆零点。
黑负要记清,表内黑接“+”
红表笔为正极,黑表笔为负极,但电阻挡上黑表笔接内部电池的正极。
测I应串联,测U要并联
测量电流时,应将万用表串接在被测电路中;测量电压时,应将万用表并联在被测电路的两端。
极性不接反,单手成习惯
测量电流和电压时应特别注意红、黑表笔的极性不能接反,并且一定要养成单手操作的习惯以确保安全。
1.万用表测漏电方法:
用万用表的通断档,量地与被量电路部位,如果表显示有阻值,则判断不绝缘。
但实际上如果测漏电的话应该用兆欧表,也就摇表。因为万用表测量时表笔两端的电压很低,一般不超过9v,不能击穿间隙漏电。而兆欧表可以达到1000v以上。将万用表接头插入测量交流电对应接线柱,然后用一只笔测零线或者地线,另外一只笔测你怀疑漏电的地方,看万用表示数,如果是0,说么此处无漏电,无电压!如果是220或者其他超过36V的电压示数,都是漏电的,说明此处不安全!
用万用表电阻档200M档测量绝缘电阻,先确定是哪根线漏电,或者哪两根线短路。
方法如下:
测量火线和零线的绝缘电阻,测量火线对地线的绝缘电阻,测量零线对地线绝缘电阻。如果短路绝缘电阻基本为零。
知道哪根线漏电了,在用分段查找法,逐步缩小故障范围。
或者用排除法,把线路分开后一段一段的通电试验。
2.万用表如何区分零线和火线:
一般来说,鉴别市电中的零线,火线,非用低压试电笔不可,用万用表能区别也火线和零线吗?
回答是肯定的,方法如下:
将万用表的量程开关拨至交流电压250V或500V档.黑表笔接室内的自来水管工潮湿地面,土地等,红表笔与电源线或电源插座孔接触,万用表指示的电压值较高的为火线,电压值较低或为零的为零线.
3.用数字万用表测量零火线的方法:
用万用表就可以很方便的测量出家里的零线火线,只要你用数字万用表,钳型万用表,指针机械万用表的交流电压档就可以。万用表量程开关到到交流电压档(应该所以的万用表都有这样的功能,量程从200mV到750V,一般选择200V档,有的钳型表没有200V档可以选再大一点量程。
指针万用表档位要小点可以选10 V 100V)再用红黑表笔分别插在V /COM里(平时测量家电220V电压的插孔)将黑表笔线绕在左手里2-3圈(看图)当然越多越好,注意了:此时黑表笔金属针千万不要碰到手,以防电击然后就可以测试了,右收拿红表笔分别测插座或者零火线,你记下2次测量的结果,之间肯定有个一大一小的电压,测得大的电压就是火线,小电压值当然是零线了,如果测地线肯定是没更小的电压甚至没电压(要看你家的地线接了没有哦!)通过零线和火线的电压的测量值区别,一目了然。
延伸阅读
数字万用表的工作原理
从事基础测量仪器的市场推广工作十多年来,我遇到了众多的工程师,也无数次共同探讨测试相关的技术问题。但有意思的是,工程师们最关心最多的实际上 就是一些基础的问题,毕竟绝他们的主业不是测试测量技术。因此,我最近陆续写了几篇关于时间和频率测量的文章,大家反应还不错。这也给了我写更多高质量文 章的动力。
工程师们最常问的问题是关于精确的直流和交流测量的。他们经常会经历一些困惑,如测量的误差到底是多少、数字表测量显示为什么 不稳定、不同的数字表测量结果为什么差别很大、交流有效值测量结果不可信等等。就此我会写一系列的文章,和大家一起讨论这些问题。在文章中,我会以安捷伦 的34401A和34410A这两款高性能数字万用表为例。34401A是HP公司在1993年的产品,至今仍然是全球销售量最大的6位半数字表,中国有 近10万台的拥有量。34410A是第一款LXI标准的数字万用表。
首先介绍高精度数字万用表的工作原理。6位半的数字表有着非常高的精 度和分辨率。例如,如果测量5VDC, 其分辨率可以达到1uV。在读数的时候,我们希望是只有最后一位有跳动。如果在倒数第二位,甚至倒数第三位跳动,也就是6位数字显示中只有3位或4位稳定 的,这时候的6位半表也就变成5位半甚至4位半了。那么是什么原因造成了测量结果不稳定呢?
如果输入的5VDC偏置是稳定的,造成很大测量不确定度的原因首先是噪声。通常情况下,噪声有两种,即串模噪声和共模噪声。
串模噪声是存在于被测件回路中的噪声, 如下图所示:
串模噪声的来源是多方面的,例如电源、被测件本身、空间中电磁电磁噪声、还有50Hz 的供电线路公频噪声。对于5VDC的信号,通常会有从几毫伏到几十毫伏峰峰值的纹波加噪声。信号看上去就像下图。 在50Hz 的工频噪声上夹杂着其他的高频噪声。
因此,为了得到精确的测量结果,首先要考虑到对串模噪声的抑制。以下是数字万用表的工作原理图。
被 测信号从前端输入。 实际上,对于绝大多数仪器来说,前端是最值钱的部分, 也是衡量不同厂家仪器水平的最重要的标志。信号通过前端的调理, 转换成适合ADC的信号幅度。 图示中的AC RMS 是一个专用的电路,它的作用是对输入交流信号进行有效值的运算。在最新的数字表中,如34410A,这个电路已经不存在了。
与示波器不一 样,高精度数字表中采用的是双积分式ADC。这种ADC的特点是分辨率极高,对噪声的抑制能力超强,适合于高分辨率、高精度的测量,但速度比较低。例 如,6位半数字表采用的是22bit的ADC,8位半是28bit 的ADC. 数字表内部的工作原理如下图所示
Vi 是经过前端调理后的被测电压,Vref 是内部参考电源。首先是开关(红色表示)切合到Vi端, Vi对积分器中的电容进行充电。充电的时间是公频周期的整倍数, 即20ms和其整倍数, 目的是抑制工频噪声(如下图)。充电结束后,电容上的电压即等于Vi的平均值。 这时将开关切合到Vref 上,在Vref 的控制下,电容进行固定斜率的放电。同时,用内部计数器记录放电时间。Vi 就可以利用放电时间和斜率算得了。在这个过程中,电容的充电再放电的过程,就可以消除高频噪声。而对50Hz工频噪声的抑制方式如下图所示:
如 果充电的时间在20ms (一个工频周期,即1PLC)或其整倍数的时候,就可以抑制公频噪声。因此,对高精度测量来说,20ms的时间是必须的。当然,如果测量时间越长,例如 10PLC, 当然会获得更高的噪声抑制比。但这样会影响到测量的速度,特别是在高精度数据采集或自动化测试系统中。所以,测试速度和精度实际上是一对矛盾。在实际使用 过程中,要折中考虑。
不同的数字万用表在同样的测量时间内,对公频噪声的抑制比有区别的。例如传统的34401A, 如果选择200ms 的测量时间,对工频抑制比是60dB. 而对于34410A 新款的产品,在40ms的测量时间,工频抑制比就可以达到120dB。 有些工程师如果从二手市场上买的一些从美国舶来的旧货,就可能有问题,因为美国是60Hz工频周期。
如果供电工频周期出现不稳定,也会降低公频噪声抑制比。如下图是34410A的公频噪声抑制比和电网频率的关系。 从图中可以看出,如果工频周期偏差了1Hz, 工频噪声抑制比就会下降60dB
以上重点讨论的是数字万用表结构和对串模噪声的抑制。可以看出,为了确保读数的稳定性和可重复性,我们要考虑到降低并抑制输入的噪声,根据测量速度和精度的要求合理设置测量时间,并选择合适的数字万用表。
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万用表的使用技巧秘籍
一、指针表和数字表的选用:
1、指针表读取精度较差,但指针摆动的过程比较直观,其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小(比如测电视机数据总线(SDL)在传送数据时的轻微抖动);数字表读数直观,但数字变化的过程看起来很杂乱,不太容易观看。
2、指针表内一般有两块电池,一块低电压的1.5V,一块是高电压的9V或15V,其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻档,指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多,用R×1Ω档可以使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ档甚至可以点亮发光二极管(LED)。
3、在电压档,指针表内阻相对数字表来说比较小,测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响(比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多)。数字表电压档的内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。
4、总之,在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表,比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表,比如BP机、手机等。不是绝对的,可根据情况选用指针表和数字表。
二、测量技巧(如不作说明,则指用的是指针表):
1、测喇叭、耳机、动圈式话筒:用R×1Ω档,任一表笔接一端,另一表笔点触另一端,正常时会发出清脆响量的“哒”声。如果不响,则是线圈断了,如果响声小而尖,则是有擦圈问题,也不能用。
2、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极。①、估测微波法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同容量的标准电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照,只要它们指针摆动最大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用R×10kΩ档,但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可认为容量够了。③、测电容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用R×10Ω档将其快速充电,并初步估测电容容量,然后改到R×1kΩ档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或十分接近∞处,否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电开关电源的振荡电容),对其漏电特性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。
3、在路测二极管、三极管、稳压管好坏:因为在实际电路中,三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大,大都在几百几千欧姆以上,这样,我们就可以用万用表的R×10Ω或R×1Ω档来在路测量PN结的好坏。在路测量时,用R×10Ω档测PN结应有较明显的正反向特性(如果正反向电阻相差不太明显,可改用R×1Ω档来测),一般正向电阻在R×10Ω档测时表针应指示在200Ω左右,在R×1Ω档测时表针应指示在30Ω左右(根据不同表型可能略有出入)。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小,都说明这个PN结有问题,这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时特别有效,可以非常快速地找出坏管,甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子。比如当你用小阻值档测量某个PN结正向电阻过大,如果你把它焊下来用常用的R×1kΩ档再测,可能还是正常的,其实这个管子的特性已经变坏了,不能正常工作或不稳定了。
4、测电阻:重要的是要选好量程,当指针指示于1/3~2/3满量程时测量精度最高,读数最准确。要注意的是,在用R×10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时,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。
5、测稳压二极管:我们通常所用到的稳压管的稳压值一般都大于1.5V,而指针表的R×1k以下的电阻档是用表内的1.5V电池供电的,这样,用R×1k以下的电阻档测量稳压管就如同测二极管一样,具有完全的单向导电性。但指针表的R×10k档是用9V或15V电池供电的,在用R×10k测稳压值小于9V或15V的稳压管时,反向阻值就不会是∞,而是有一定阻值,但这个阻值还是要大大高于稳压管的正向阻值的。如此,我们就可以初步估测出稳压管的好坏。但是,好的稳压管还要有个准确的稳压值,业余条件下怎么估测出这个稳压值呢?不难,再去找一块指针表来就可以了。方法是:先将一块表置于R×10k档,其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极,这时就模拟出稳压管的实际工作状态,再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V(根据稳压值)上,将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上,这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”,是因为第一块表对稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些,所以测出的稳压值会稍偏大一点,但基本相差不大。这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高,就只能用外加电源的方法来测量了(这样看来,我们在选用指针表时,选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些)。
6、测三极管:通常我们要用R×1kΩ档,不管是NPN管还是PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,测其be结cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性,反向电阻无穷大,其正向电阻大约在10K左右。为进一步估测管子特性的好坏,必要时还应变换电阻档位进行多次测量,方法是:置R×10Ω档测PN结正向导通电阻都在大约200Ω左右;置R×1Ω档测PN结正向导通电阻都在大约30Ω左右,(以上为47型表测得数据,其它型号表大概略有不同,可多试测几个好管总结一下,做到心中有数)如果读数偏大太多,可以断定管子的特性不好。还可将表置于R×10kΩ再测,耐压再低的管子(基本上三极管的耐压都在30V以上),其cb结反向电阻也应在∞,但其be结的反向电阻可能会有些,表针会稍有偏转(一般不会超过满量程的1/3,根据管子的耐压不同而不同)。同样,在用R×10kΩ档测ec间(对NPN管)或ce间(对PNP管)的电阻时,表针可能略有偏转,但这不表示管子是坏的。但在用R×1kΩ以下档测ce或ec间电阻时,表头指示应为无穷大,否则管子就是有问题。应该说明一点的是,以上测量是针对硅管而言的,对锗管不适用。不过现在锗管也很少见了。另外,所说的“反向”是针对PN结而言,对NPN管和PNP管方向实际上是不同的。
现在常见的三极管大部分是塑封的,如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e?
三极管的b极很容易测出来,但怎么断定哪个是c哪个是e?这里推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。第二种方法:对无hFE测量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法:对NPN管,先测出b极(管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出,是吧?),将表置于R×1kΩ档,将红表笔接假设的e极(注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚),黑表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,将管子拿起来,用你的舌尖舔一下b极,看表头指针应有一定的偏转,如果你各表笔接得正确,指针偏转会大些,如果接得不对,指针偏转会小些,差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e极。对PNP管,要将黑表笔接假设的e极(手不要碰到笔尖或管脚),红表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,然后用舌尖舔一下b极,如果各表笔接得正确,表头指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次,比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管,方便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大能力,当然这是凭经验的。第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于R×10kΩ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时,表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个方法就不适用了。
对于常见的进口型号的大功率塑封管,其c极基本都是在中间(我还没见过b在中间的)。中、小功率管有的b极可能在中间。比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管,其b极有的在就中间。当然它们也有c极在中间的。所以在维修更换三极管时,尤其是这些小功率三极管,不可拿来就按原样直接安上,一定要先测一下。
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