万用表（电力电子部门测量仪表）
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更新时间：2023-07-10
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万用表（电力电子部门测量仪表）是用于电力电子等部门不可缺少的测量仪表，主要目的是测量电压、电流和电阻。按显示方式分为指针万用表和数字万用表。万用表
本词条是多义词，共2个义项
电力电子部门测量仪表
基本信息
| 中文名 | 万用表 |
| 别名 | 复用表、多用表、三用表、繁用表 |
| 分类 | 指针万用表和数字万用表 |
| CMRR | 可达86～120dB |
| 主要目的 | 测量电压、电流和电阻 |
简要概述
主要功用
结构组成
万用表
万用表是电子测试领域最基本的工具，也是一种使用广泛的测试仪器。万用表又叫多用表、三用表(A,V,Ω也即电流，电压，电阻三用）、复用表、万能表，万用表分为指针式万用表和数字万用表，还有一种带示波器功能的示波万用表，是一种多功能、多量程的测量仪表。一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量、温度及半导体（二极管、三极管）的一些参数。数字式万用表已成为主流，已经取代模拟式仪表。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，精确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用也更方便简单。
表头
万用表的表头是灵敏电流计。表头上的表盘印有多种符号，刻度线和数值。符号A一V一Ω表示这只电表是可以测量电流、电压和电阻的多用表。表盘上印有多条刻度线，其中右端标有“Ω”的是电阻刻度线，其右端为零，左端为∞，刻度值分布是不均匀的。符号“－”或“DC”表示直流，“～”或“AC”表示交流，“～”表示交流和直流共用的刻度线。刻度线下的几行数字是与选择开关的不同档位相对应的刻度值。
表头上还设有机械零位调整旋钮，用以校正指针在左端零位。
选择开关
一般的万用表测量项目包括：“mA”；直流电流、“V（－）"：直流电压、“V（～）”：交流电压、“Ω”：电阻。每个测量项目又划分为几个不同的量程以供选择。
表笔和表笔插孔
表笔分为红、黑二只。使用时应将红色表笔插入标有“+”号的插孔，黑色表笔插入标有“－”号的插孔。
表头（指针式）
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。
表头（数字式）
万用表
万用表的精度受表头的影响，万用表由于A/D芯片转换出来的数字，一般也称为3 1/2位数字万用表,4 1/2位数字万用表等等。最常用的芯片是ICL7106(3位半LCD手动量程经典芯片，后续版本为7106A,7106B,7206,7240等等）,ICL7129(4位半LCD手动量程经典芯片）,ICL7107(3位半LED手动量程经典芯片）。
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。
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。转换开关一般是一个圆形拨盘，在其周围分别标有功能和量程。
工作原理
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。
设计原理
数字万用表
分辨率强、测试功能完善、测量速度快、显示直观、过滤能力强、耗电省，便于携带。进入 90 年代以来，数字万用表在我国获得迅速普及与广泛使用，已成为现代电子测量与维修工作的必备仪表，并正在逐步取代传统的模拟式（即指针式）万用表。
数字万用表亦称为数字多用表（DMM），其种类繁多，型号各异。每个电子工作者都希望有一块较理想的数字万用表。选择数字万用表的原则很多，有时甚至会因人而异。但对于手持式（袖珍式）数字万用表而言，大致应具备以下特点：显示清晰，准确度高，分辨力强，测试范围宽，测试功能齐全，抗干扰能力强，保护电路比较完善，外形美观、大方、操作简便、灵活、可靠性好，功耗较低，便于携带、价格适中等等。
数字万用表的主要指标、显示位数及显示特点
数字万用表的显示位数通常为3 1/2位～8 1/2位。判定数字仪表的显示位数有两条原则：其一是，能显示从0－9中所有数字的位数是整位数；其二是，分数位的数值是以最大显示值中最高位数字为分子，用满量程时计数值为2000 ，这表明该仪表有3个整数位，而分数位的分子是1，分母是2，故称之为3 1/2位，读作“三位半”，其最高位只能显示 0 或1（0 通常不显示）。3 2/3位（读作“三又三分之二位”）数字万用表的最高位只能显示0～2的数字，故最大显示值为±2999。在同样情况下，它要比3 1/2位的数字万用表的量限高50%，尤其在测量380V 的交流电压是很有价值。
数字万用表采用先进的数显技术，显示清晰直观、读书准确。它既能保证了读数的客观性，又符合人们的读数习惯，能够缩短读数或记录时间。这些优点是传统的模拟式（即指针式）万用表所不具备的。
准确度（精度）
数字万用表的准确度远优于模拟指针万用表。万用表的准确度是一个很重要的指标，它反映万用表的质量和工艺能力，准确度差的万用表很难表达出真实的值，容易引起测量上的误判。
分辨力（分辨率）
数字万用表的分辨力指标亦可用分辨率来显示。分辨率是指仪表能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。
万用表
前者表征仪表的“灵敏性”，即对微小电压的“识别”能力；后者反映测量的“准确性”，即测量结果与真值的一致程度。二者无必然的联系，因此不能混为一谈，更不得将分辨力（或分辨率）误以为是类似于准确度则取决于仪表内部 A/D 转换器、功能转换器得综合误差以及量化误差。从测量角度看，分辨力是“虚”指标（与测量误差无关），准确度才是“实”指标（它决定测量误差得大小）。因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力得方案是不可取得。
测量范围
在多功能数字万用表中，不同功能均有其对应得可以测量得最大值和最小值。
测量速率
数字万用表每秒钟对被测电量的测量次数叫测量速率，其单位是“次/s”。它主要取决于 A/D 转换器的转换速率。有的手持式数字万用表用测量周期来表示测量的快慢。完成一次测量过程所需要的时间叫测量周期。
万用表
输入阻抗
测量电流时，仪表应该具有很低的输入阻抗，这样接入被测电路后，可尽量减小仪表对被测电路的影响，但是在使用万用表电流档时，由于输入阻抗较小，所以较容易烧坏仪表，请用户在使用时注意。
数字万用表的分类
数字万用表按照量程转换方式来分类，可划分成三种类型：手动量程（MAN RANGZ），自动量程（AUTO RANGZ），自动/手动量程（AUTO/MAN RANGZ ）。
万用表
数字万用表的测试功能
数字万用表不仅可以测量直流电压（DCV）、交流电压（ACV），直流电流（DCA）、交流电流（ACA）、电阻（Ω）、二极管正向压降（VF）、晶体管发射极电流放大系数（hrg）、还能测电容量（C）、电导（ns）、温度（T）、频率（f），并增加了用以检查线路通断的蜂鸣器档（BZ）、低功率法测电阻档（L0Ω）。有的仪表还具有电感档、信号档、AC/DC自动转换功能，电容档自动转换量程功能。
数型数字万用表大多增加了下述新颖实用的测试功能：读数保持（HOLD）、逻辑测试（LOGIC）、真有效值（TRMS）、相对值测量（RELΔ）、自动关机（AUTO OFF POWER）等。
数字万用表的抗干扰能力
简单的数字万用表普遍采用积分式A/D转换原理，只要选择正向积分时间恰好等于串桢干扰信号周期的整倍数，就能有效地抑制串桢干扰。这是因为串桢干扰信号在正向积分阶段被平均掉的缘故。中、低档数字万用表的共桢抑制比（CMRR）可达86～120dB。
数字万用表的发展趋势
集成化：手持式数字万用表采用单片 A/D 转换器，外围电路比较简单，只需少量辅助芯片和元器件。随着单片数字万用表专用芯片不断问世，使用一片IC即可构成功能比较完善的自动量程数字万用表，为简化设计和降低成本创造了有利条件。
功耗低：新型数字万用表普遍采用CMOS大规模集成电路的A/D转换器，整机功耗很低。
普通万用表与数字万用表的优缺点对比：
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）。
万用表
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），而数字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。
数字式万用表由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差，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。电流也大，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。
选用原则
万用表
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)。
故障排除
数字万用表也称万用表、多用表、多用电表或三用电表，
是一种多用途的电子测量仪器，一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能。数字万用表与指针式万用表相比，具有精度高、速度快、输入阻抗大、数字显示、读数准确、抗干扰能力强，测量自动化程度高等优点而被广泛应用。但若使用不当，则易造成故障。
数字万用表故障排除一般应从电源入手。数字万用表故障排除大致可以按如下方法进行。
1、外观检查。
可以用手触摸电池、电阻、晶体管、集成块的温升是否过高。如新装入的电池发热，说明电路可能短路。此外，还应观察电路是否断线、脱焊、机械损伤等。
2、波形分析。
万用表
3、测量元件参数。
对故障范围内的元件，进行在线测量或离线测量，应分析参数值。对于电阻在线测量时，应考虑与其并联的元件的影响。
4、隐性故障排除。
隐性故障是指故障时隐时现，仪表时好时坏的故障。此类故障比较复杂，常见的原因包括焊点虚焊，松脱、接插件松动，转接开关接触不良，元件性能不稳，引线将断不断等。此外，还包括一些外界因素所造成的。如环境温度过高，湿度过大或附近有间歇性的强干扰信号等等。
5、检测各级工作电压。
检测各点工作电压，并与正常值比较，首先应保证基准电压的准确度，最好是使用一块相同型号或相近似的数字万用表进行测量、比较。
排除以上可能原因外，数字万用表损坏还有可能是因为测量档位的错误造成，如在测量交流市电时，测量档位选择置于电阻挡，这种情况下表笔一旦接触市电，瞬间即可造成万用表内部元件损坏。因此，在使用万用表测量前一定要先检查测量档位是否正确。在使用完毕，将测量选择置于交流750V或者直流1000V处，这样在下次测量时无论误测什么参数，都不会引起数字万用表损坏。
应用
检查电路故障
用万用表检查电路故障有两种方法：伏特计法和欧姆计法。我们通常是在电路带电的情况下发现和检查故障的，所以检查电路故障经常采用的是伏特计法。而欧姆计法通常用来判断电子元器件的好坏，在用此法测量时必须把元器件从电路中断开。
1、伏特计法
把万用表置在电压档，测量电路内各元器件两端的电压值，找出电压分布反常之点就是产生故障之处。测量的顺序为：若电路只有一个回路组成，那末先从电源两端电压开始测起，按电路顺序正、负表笔交叉改变测量点，找出电压分布反常点：若由几个回路组成的复杂回路，则先测量并接点处的电压是否正常，判断故障发生所在的回路。然后从电源（或并接点）处开始测起，找出电压分布反常点。
2、欧姆计法
用欧姆计检查电阻器的电阻值是否与标称值相同：电阻器的标称值一般标在电阻器外壳上，若是用色码来表示的话，则外壳上共有四条色码，前三条表示电阻值。一个好的电容器，电容的正反向电阻值都应为无穷大。但当电容与欧姆计连接的瞬间，欧姆计中的电池会对电容充电，电路中会有瞬间电流通过，对于电容值比较大的电容，会出现欧姆计的指针先有一定的偏转，然后慢慢指向无穷大；对于电容值小的电容，这个过程就不明显。
检查二极管
一、检测小功率晶体二极管
1、判别正、负电极
(a)观察外壳上的的符号标记。通常在二极管的外壳上标有二极管的符号，带有三角形箭头的一端为正极，另一端是负极。
(b)观察外壳上的色点。在点接触二极管的外壳上，通常标有极性色点(白色或红色)。一般标有色点的一端即为正极。还有的二极管上标有色环，带色环的一端则为负极。
(c)以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端为负极。
2、检测最高工作频率fM。晶体二极管工作频率，除了可从有关特性表中查阅出外，实用中常常用眼睛观察二极管内部的触丝来加以区分，如点接触型二极管属于高频管，面接触型二极管多为低频管。另外，也可以用万用表R×1k挡进行测试，一般正向电阻小于1k?的多为高频管。
3、检测最高反向击穿电压VRM。对于交流电来说，因为不断变化，因此最高反向工作电压也就是二极管承受的交流峰值电压。需要指出的是，最高反向工作电压并不是二极管的击穿电压。一般情况下，二极管的击穿电压要比最高反向工作电压高得多(约高一倍)。
二、检测玻封硅高速开关二极管
检测硅高速开关二极管的方法与检测普通二极管的方法相同。不同的是，这种管子的正向电阻较大。用R×1k电阻挡测量，一般正向电阻值为5k～10k?，反向电阻值为无穷大。
三、检测快恢复、超快恢复二极管
用万用表检测快恢复、超快恢复二极管的方法基本与检测塑封硅整流二极管的方法相同。即先用R×1k挡检测一下其单向导电性，一般正向电阻为4~5k左右，反向电阻为无穷大；再用R×1挡复测一次，一般正向电阻，反向电阻仍为无穷大。
四、检测双向触发二极管
1、将万用表置于R×1k挡，测双向触发二极管的正、反向电阻值都应为无穷大。若交换表笔进行测量，万用表指针向右摆动，说明被测管有漏电性故障。
2、将万用表置于相应的直流电压挡。测试电压由兆欧表提供。测试时，摇动兆欧表，万用表所指示的电压值即为被测管子的VBO值。然后调换被测管子的两个引脚，用同样的方法测出VBR值。最后将VBO与VBR进行比较，两者的绝对值之差越小，说明被测双向触发二极管的对称性越好。
1、用万用表R×1k挡测量管子的好坏
对于单极型的TVS，按照测量普通二极管的方法，可测出其正、反向电阻，一般正向电阻为4kΩ左右，反向电阻为无穷大。
对于双向极型的TVS，任意调换红、黑表笔测量其两引脚间的电阻值均应为无穷大，否则，说明管子性能不良或已经损坏。
六、高频变阻二极管的检测
1、识别正、负极
高频变阻二极管与普通二极管在外观上的区别是其色标颜色不同，普通二极管的色标颜色一般为黑色，而高频变阻二极管的色标颜色则为浅色。其极性规律与普通二极管相似，即带绿色环的一端为负极，不带绿色环的一端为正极。
2、测量正、反向电阻来判断其好坏
具体方法与测量普通二极管正、反向电阻的方法相同，当使用500型万用表R×1k挡测量时，正常的高频变阻二极管的正向电阻为5kΩ～5.5kΩ，反向电阻为无穷大。
将万用表置于R×10k挡，无论红、黑表笔怎样对调测量，变容二极管的两引脚间的电阻值均应为无穷大。如果在测量中，发现万用表指针向右有轻微摆动或阻值为零，说明被测变容二极管有漏电故障或已经击穿损坏。对于变容二极管容量消失或内部的开路性故障，用万用表是无法检测判别的。必要时，可用替换法进行检查判断。
八、单色发光二极管的检测
在万用表外部附接一节1~5V干电池，将万用表置R×10或R×100挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1~5V电压，使检测电压增加至3V(发光二极管的开启电压为2V)。检测时，用万用表两表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好，必定有一次能正常发光，此时，黑表笔所接的为正极，红表笔所接的为负极。
1、判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。
2、将万用表置于R×1k挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在30k?左右，反向电阻要在500k?以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。
1、识别管脚极性
(a)?从外观上识别。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。
(b)?将万用表置于R×1k挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。
2、检测性能好坏。用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。
将万用表置于R×1k挡，按照检测普通二极管正、反向电阻的方法，即可将激光二极管的管脚排列顺序确定。但检测时要注意，由于激光二极管的正向压降比普通二极管要大，所以检测正向电阻时，万用表指针仅略微向右偏转而已，而反向电阻则为无穷大。
故障及处理
在万用表使用过程中，在满刻度范围内，指针不能持续平稳地偏转，出现打顿或受阻，不能正确地指示实际测量值，这就是俗称的“卡表”。卡表故障的原因及简单处理的方法如下：
1、表头箱密封不良，或生产过程控制不严，使得铁屑或者其它纤维杂物进入表头。处理方法是：用透光法检查，即：将表头引线从电路中焊下，打开箱盖，将表头磁钢空隙对准光源检查；如果为铁屑，可用细钢丝（或大号缝衣针），小心地沿铁芯与磁极之间的空隙中探入，逐步吸出铁屑；如果为纤维物，可用密封好的镊子将其夹出；如果是氧化粉堆，可用非磁性小刀将其铲掉，再将粉末吹除。
2、刻度盘紧固螺丝松动、动圈与铁芯间间隙不均匀，也会造成卡表。处理方法是：若是刻度盘紧固螺丝松动，只要适当调整，紧固螺丝，故障即可排除若是表头支架偏离正常位置造成卡表的。则应将支架调整到极掌间隙的中心位置。
3、指针弯曲、指针可动装置被卡等原因处理方法是：将表头由水平放置改为倾斜3o左右放置：透光观察指针与刻度盘之间的间隙。当问隙不当时应予以整：对阻碍指针可动装置的导线其它障碍物，应将其拨开或移位。
操作规程
1、使用前应熟悉万用表各项功能，根据被测量的对象，万用表（图15）正确选用档位、量程及表笔插孔。
4、在测量某电路电阻时，必须切断被测电路的电源，不得带电测量。
5、使用万用表进行测量时，要注意人身和仪表设备的安全，测试中不得用手触摸表笔的金属部份，不允许带电切换档位开关，以确保测量准确，避免发生触电和烧毁仪表等事故。
使用注意
参考资料
[1]
阎金铎，姜璐，催华林. . 中国中学教学百科全书.物理卷 : 沈阳出版社 ，1991-1-10
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