淺談模擬式多用電表

1、淺談模擬式多用電表【摘要】多用電表是電學(xué)測(cè)量中的一個(gè)重要儀表，它分為模擬式和數(shù)字式兩大類。一塊電表就可以解決電學(xué)中大多的測(cè)量問(wèn)題，因而被很多人稱為"萬(wàn)用表"。萬(wàn)用表是電表的一種，它是世界上使用得最廣泛、最普遍的一種電學(xué)儀表，從我國(guó)農(nóng)村普通的電工室到美國(guó)休斯頓航天發(fā)射中心，都可以看到萬(wàn)用表。隨看我國(guó)逐步達(dá)到小康水平，家用電器使用得越來(lái)越廣泛，多用表也逐漸進(jìn)入到一般的居民家庭中。多用表的用途之廣，它在各行各業(yè)中使用之普遍，是其他任何電學(xué)儀器儀表所不能比擬的。學(xué)會(huì)使用多用表是掌握電學(xué)基本操作技能的一個(gè)門(mén)檻，也是測(cè)評(píng)一個(gè)人是否具有電學(xué)操作技能的一個(gè)標(biāo)志，同時(shí)也是中學(xué)物理高考考查的一

2、個(gè)重要內(nèi)容。所以學(xué)習(xí)多用表的正確使用，無(wú)論是對(duì)科研工作還是對(duì)日常生活、高考都具有重要的意義。下面讓我們來(lái)研播口介紹一種常用的模擬式多用電表。【關(guān)鍵詞】模擬式多用電表；符號(hào)意義；構(gòu)造；原理；使用方法；誤差1模擬式多用表概述多用表有許多型號(hào)，不管明的，表盤(pán)上都印有一些符號(hào)和數(shù)字，弄清這些符號(hào)和數(shù)字的含義，才能正確使用。一般常見(jiàn)的符號(hào)有以下幾種：1）表示該表應(yīng)水平放置使用。2）_L表示該表應(yīng)垂直放置使用。3）表示整流系儀表，測(cè)量交流電壓時(shí)使用內(nèi)部整流器。4）表示交直流兩用。5）表示多用表與表殼之間能經(jīng)受50Hz、3千伏交流電壓歷時(shí)一分鐘的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。6）表示三級(jí)防外磁場(chǎng)能力。7）表示以標(biāo)度尺長(zhǎng)度的

3、百分?jǐn)?shù)表示準(zhǔn)確度等級(jí)。8）表示以指示值的百分?jǐn)?shù)表示的準(zhǔn)確度等級(jí)。9）20kQ/V或20000Q/V表示直流電壓靈敏度。表示測(cè)量直流電壓時(shí)，電表的輸入電阻為每伏20千歐。10）4kQ/V或4000Q/V表示交流電壓靈敏度。測(cè)量交流電壓時(shí)，電表輸入阻抗為每伏4千歐。11）0dB=lmW600Q表示分貝（dB）標(biāo)度尺是以600歐負(fù)荷阻抗上得到lmW功率為零分貝作為參考電平的。12）451000Hz表示該表在交流正弦頻率為451000Hz范圍內(nèi)使用，超出此范圍時(shí)誤差將增大。13）A-V-Q是指安培、伏特、歐姆。就是說(shuō)這只表是安培表、伏特表、歐姆表的復(fù)用表。14）MF:F指復(fù)用式，M指儀表。MF放在一起

4、是指萬(wàn)用表，MF15中的15表示型號(hào)。除弄清以上各符號(hào)及數(shù)字的意義外，還應(yīng)懂得多用表的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)，這對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度很重要。多用表的準(zhǔn)確度也叫做精度或誤差，表示測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。也即多用表指示值（測(cè)得的數(shù)值）與被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值之間的基本誤差值。多用表的準(zhǔn)確度等級(jí)是用基本誤差百分?jǐn)?shù)的數(shù)值表示的。換句話，基本誤差百分?jǐn)?shù)值就是儀表的等級(jí)。數(shù)值越小，等級(jí)越高。例如，1等級(jí)精度多用表的基本誤差是±1.0%；2.5級(jí)精度多用表的基本誤差是±2.5%。磁電式多用表表頭的基本參數(shù)包括表頭內(nèi)阻、靈敏度和線性。表頭內(nèi)阻是指表頭線圈的直流電阻及上下兩盤(pán)游絲直流電阻之和。表頭靈每娘是指指針轉(zhuǎn)到滿標(biāo)度（滿

5、量程）時(shí)的電流值。此電流數(shù)值越小，說(shuō)明表頭靈敏度越高。表頭的線性是指表針偏轉(zhuǎn)幅度與通過(guò)表頭電流值之間的正比例關(guān)系。以上是表頭參數(shù)。而多用表的靈敏度一般是指整個(gè)多用表的電壓靈敏度。一般以每伏多少歐姆表示。如500型多用表直流電壓靈敏度為20kQ/V,這個(gè)數(shù)值是怎么來(lái)的呢？假設(shè)有一只靈敏度為I、內(nèi)阻為R的表頭。由歐姆定律U=IR可知，它本身就是一只量程為U的電壓表。我們給它串聯(lián)一只電阻以擴(kuò)大它的量程到U1，此時(shí)U1=I（R+R串例如，一只100pA的表頭，其內(nèi)阻為1.52kQ,可用它測(cè)量的電壓量程為U=IR=100xl0-6xl.52xl03=0.152V,如果給它串聯(lián)一只8.48kQ的電阻，量程

6、就擴(kuò)大至UU1=I（R+R串）=100x10-6x（1.52+8.48）X1O3=1V。此時(shí)該電壓表的內(nèi)阻為10k。，其物理意義為：這只電壓表測(cè)量IV直流電壓需要10kQ內(nèi)阻，即10kQ/V,這個(gè)數(shù)值稱為lOOpA表頭的直流電壓靈敏度。實(shí)際上因?yàn)镮=U/R,所以它就是表頭靈敏度的倒數(shù)。即=10000Q/V=10kQ/Vo有了電壓靈敏度的概念就可以方便地將電壓表各檔內(nèi)阻計(jì)算出來(lái)。例如用SOjjA表頭裝成直流電壓表，其10伏檔內(nèi)阻R10V=10Vx直流電壓靈敏度=10Vx20kQ/V=200kQ,而直流100伏檔內(nèi)阻R100V=100Vx直流電壓靈敏度=100Vx20kQ/V=2000kQ.直流電

7、壓靈敏度越高的多用表，測(cè)量直流電壓時(shí)從電路中分去的電流就越少，對(duì)被測(cè)電路影響越小，也即測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。交流電壓靈敏度與直流電壓靈敏度的概念相似。由于測(cè)量交流電壓時(shí)需要由表內(nèi)整流器整流，故多一個(gè)整流效率因素。一般計(jì)算交流電壓靈敏度,只要將直流電壓靈敏度乘以一個(gè)常數(shù)K(整流電路的工作總效率)即可。計(jì)算交流電壓各檔內(nèi)阻時(shí)，也只需將該檔的電壓乘以交流電壓靈敏度即可?？梢?jiàn)高檔內(nèi)阻也是比低檔內(nèi)阻高的。2多用表的基本構(gòu)成與基本原理多用電表由表頭、選擇開(kāi)關(guān)和測(cè)量線路三部分構(gòu)成，表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，如圖1(a)所示，其滿偏電流約為幾十到幾百微安，選擇開(kāi)關(guān)和測(cè)量線路相配合【如圖1(b)(c)(d)(e

8、),可測(cè)量交流和直流電流、交流和直流電壓及直流電阻等等。若接入更復(fù)雜的測(cè)量電路【如圖1(f),還可測(cè)量音頻電平、三極管的放大倍數(shù)等等。每進(jìn)行一種測(cè)量時(shí)只使用其中的一部分電路，其他部分不起作用。多用表的上半部分是表盤(pán)，下半部分是選擇開(kāi)關(guān)，周圍有標(biāo)有測(cè)量功能的區(qū)域及量程(如圖2X將多用表的選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流檔或電壓檔，多用表內(nèi)的電流表或電壓表電路就被接通，將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻檔，多用表內(nèi)的歐姆表電路就被接通。另外還可以測(cè)量二極管的單向?qū)щ娦约叭龢O管的放大倍數(shù)等等。測(cè)電阻是依據(jù)閉合電路的歐姆定律原理設(shè)計(jì)的。而測(cè)電壓和電流是依據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及部分電路的歐姆定律原理設(shè)計(jì)的。歐姆表內(nèi)部電路如圖3所示

9、，其中R為調(diào)零電阻，紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆表調(diào)零時(shí)，表頭指鈦黃偏，此時(shí)閉合回路的總電阻即為歐姆表的內(nèi)阻。根據(jù)全電路的歐姆定律有1=，R=R+R+r=;當(dāng)紅黑表筆間接有未知電阻Rx時(shí)，有口，故每一個(gè)未知電阻都對(duì)應(yīng)一個(gè)電流值I,我們?cè)诳潭缺P(pán)上直接標(biāo)出與I對(duì)應(yīng)的Rx值，所測(cè)電阻值就可以從表盤(pán)刻度直接讀出；當(dāng)待測(cè)電阻RxO=Rg+R+r時(shí)，I=Ig,指針指向刻度盤(pán)中央，此時(shí)的待測(cè)電阻稱為中值電阻（即R=RxO=Rg+R+r）,所以R內(nèi)=Rg+R+r=RxO=R中，即歐姆表內(nèi)阻等于中值電阻，這是一個(gè)普遍規(guī)律。3多用表的正確使用方法如圖2,多用表表頭下部有一個(gè)定位螺絲，這是機(jī)械調(diào)零螺絲。按照表頭上"

10、;_L"或""符號(hào)，垂直或水平放好多用表。此時(shí)看表針是否指在電壓弧形標(biāo)度尺的零點(diǎn)。如果沒(méi)有，應(yīng)該用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)表盤(pán)中間部分的調(diào)零螺絲，使表針指零。多用表的下方有紅黑兩表筆，紅表筆為正表筆，黑表筆為負(fù)表筆，測(cè)直流電壓時(shí)將紅表筆接觸高電位點(diǎn)，黑表筆接觸低電位點(diǎn)。如果接反，表針會(huì)向反方向沖擊，時(shí)間久了指針會(huì)打彎，或損壞多用表表頭內(nèi)的線圈。測(cè)量電阻時(shí)，測(cè)量之前先將兩表筆的金屬指針接觸在一起，此時(shí)指針應(yīng)指在電阻標(biāo)度尺的零點(diǎn)。如果不指零點(diǎn)，可調(diào)節(jié)表頭下面的"Q"旋鈕使表針指零。如果仍指不到零，說(shuō)明多用表內(nèi)的電池電動(dòng)勢(shì)已不足，需要換新電池。圖4測(cè)量電阻的

11、方法是錯(cuò)誤的。兩手同時(shí)接觸電阻會(huì)使人體電阻與被測(cè)電阻并聯(lián)，造成測(cè)量值不準(zhǔn)。測(cè)量電路的電阻時(shí)，應(yīng)該用電烙鐵燙開(kāi)電阻的T,使這端懸空，再測(cè)量電阻的數(shù)值。另外，每變換一次電阻檔位都應(yīng)使表筆短接一次，調(diào)整歐姆表校零旋鈕，使指針指向零歐姆，進(jìn)行調(diào)零。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，選擇量程時(shí)應(yīng)盡量使表針指在標(biāo)度尺中間位置及其附近（可參考指針偏轉(zhuǎn)在R中5R中的范圍測(cè)量電路中的電阻之前必需將電源斷掉，將大電容器放電，以免損壞多用表。測(cè)量電壓的方法是將多用表通過(guò)表筆并聯(lián)到電路中去。測(cè)量直流電壓時(shí)，應(yīng)將紅表筆接觸高電位點(diǎn)，黑表筆接觸低電位點(diǎn)。如果接反，表針會(huì)向反方向沖擊，時(shí)間久了指針會(huì)打彎，損傷多用表。如果事先不知道電路

12、中某兩點(diǎn)電壓的高低，則應(yīng)先用一只表筆接觸其中的一點(diǎn)，再用另一只表筆短暫試觸第二點(diǎn)，然后快速離開(kāi)，看表針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。如果表針?lè)聪蜻\(yùn)動(dòng)，則需將表筆對(duì)換一下，再正式進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量電壓時(shí)選擇量程很重要，量程選小了，指針強(qiáng)烈沖擊，損傷多用表。量程選擇太大，固然安全，但多用表的內(nèi)阻增高，指針偏轉(zhuǎn)很小，不便于讀數(shù)，也會(huì)增大測(cè)量誤差。如果不知被測(cè)兩點(diǎn)電壓的數(shù)值范圍，應(yīng)選用最大量程檔先試測(cè)一下，若指針偏轉(zhuǎn)角度太小，則應(yīng)換接較小量程。測(cè)量交流電壓時(shí)，一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn):（1）被測(cè)電壓應(yīng)該是正弦波,這是多用表的要求。所測(cè)電壓波形與正弦波相差越大，測(cè)量誤差也越大。（2）被測(cè)電壓的頻率應(yīng)符合多用表的要求。一般在4510

13、00Hz范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確度可以保證，超出此范圍，測(cè)量誤差增大。（3）多用表測(cè)得的交流電壓數(shù)值是有效值。（4）被測(cè)電壓中含有交直流成分時(shí)，若只測(cè)交流成分，就應(yīng)在表筆探針上加一個(gè)耐壓400V以上的0.1"左右的電容（如圖5I測(cè)量電流是將多用表通過(guò)表筆串入被測(cè)電路。在事先不知被測(cè)電流大小時(shí)，也應(yīng)選擇最大量程，測(cè)出大概范圍之后，再用適當(dāng)?shù)牧砍陶綔y(cè)量。多用表的分貝標(biāo)度尺是用來(lái)測(cè)量音頻電平的。一般多用表的分貝刻度大部分是以在6000電阻上得到0.775V,即獲得1毫瓦功率時(shí)定為零電平（或稱零分貝、表1是交流10檔對(duì)應(yīng)的分貝數(shù)值。如果用其他檔測(cè)量電路中某點(diǎn)的電平，還應(yīng)加上該檔的一個(gè)附加值。例如用50檔測(cè)得音頻電平10dB（分貝尺），再加上14dB,實(shí)際值為24dB0如果用250檔測(cè)得某點(diǎn)電平為12dB,再加上28dB,實(shí)際值應(yīng)為40dBo表1最后談一下多用表的使用注意事項(xiàng)：第一，每次測(cè)量之前必須核對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是否符合欲測(cè)的內(nèi)容，切勿用電流、電阻檔測(cè)量電壓,以免燒壞多用表。第二，測(cè)量完畢時(shí)，要把表筆從測(cè)試孔中拔出，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高檔或0汗檔。若長(zhǎng)期不用電表，還應(yīng)把電池取出。第三