万用表的基础知识.ppt
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1、万用表的基础知识万用表的基础知识 什么是万用表概念概念概念概念 “万用表万用表万用表万用表”是万用电表的简称,它是检测修理计量仪器仪表、自动是万用电表的简称,它是检测修理计量仪器仪表、自动是万用电表的简称,它是检测修理计量仪器仪表、自动是万用电表的简称,它是检测修理计量仪器仪表、自动化装置和家用电器最常用的多用途电测仪表。万用表能测量电流、电化装置和家用电器最常用的多用途电测仪表。万用表能测量电流、电化装置和家用电器最常用的多用途电测仪表。万用表能测量电流、电化装置和家用电器最常用的多用途电测仪表。万用表能测量电流、电压、电阻、有的还可以测量三极管的放大倍数、频率、周期压、电阻、有的还可以测量
2、三极管的放大倍数、频率、周期压、电阻、有的还可以测量三极管的放大倍数、频率、周期压、电阻、有的还可以测量三极管的放大倍数、频率、周期 、电容值、电容值、电容值、电容值、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的使用方是电子技术的一、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的使用方是电子技术的一、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的使用方是电子技术的一、温度、逻辑电位、分贝值等。掌握万用表的使用方是电子技术的一项基本技能。项基本技能。项基本技能。项基本技能。应用应用应用应用电子,电力,电工电子,电力,电工电子,电力,电工电子,电力,电工 压力,振动,声,光,热,磁压力,振动,声,光,热,磁压力,振动,
3、声,光,热,磁压力,振动,声,光,热,磁对象对象对象对象 高校实验室,研发单位,生产企业,维修团体高校实验室,研发单位,生产企业,维修团体高校实验室,研发单位,生产企业,维修团体高校实验室,研发单位,生产企业,维修团体万万用用表表概概述述万用表类型 万用表有很多种,现在最流行的有模拟式万用表万用表有很多种,现在最流行的有模拟式万用表万用表有很多种,现在最流行的有模拟式万用表万用表有很多种,现在最流行的有模拟式万用表(即指针式万用表即指针式万用表即指针式万用表即指针式万用表)和数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均和数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均和
4、数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均和数字式的万用表。它们各有优点。数字万用表的准确度与分辨力均较高,而且过载能力强,抗干扰性能好,功能多、体积小、重量轻,较高,而且过载能力强,抗干扰性能好,功能多、体积小、重量轻,较高,而且过载能力强,抗干扰性能好,功能多、体积小、重量轻,较高,而且过载能力强,抗干扰性能好,功能多、体积小、重量轻,还能从根本上消除读取数据时的视差,这些优点都是一般模拟式万用还能从根本上消除读取数据时的视差,这些优点都是一般模拟式万用还能从根本上消除读取数据时的视差,这些优点都是一般模拟式万用还能从根本上消除读取数据时的视差,这些优点都是一般模拟式万用表
5、所无法比拟的。但由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示表所无法比拟的。但由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示表所无法比拟的。但由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示表所无法比拟的。但由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示的,因此不便于观察被测电量的连续变化过程及其变化的趋势。比如,的,因此不便于观察被测电量的连续变化过程及其变化的趋势。比如,的,因此不便于观察被测电量的连续变化过程及其变化的趋势。比如,的,因此不便于观察被测电量的连续变化过程及其变化的趋势。比如,数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变化的规律,数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变
6、化的规律,数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变化的规律,数字万用表检验电容器的充电过程、热敏电阻阻值随温度变化的规律,以及观察光敏电阻阻值随光照的变化特性等,就不如模拟式万用表方以及观察光敏电阻阻值随光照的变化特性等,就不如模拟式万用表方以及观察光敏电阻阻值随光照的变化特性等,就不如模拟式万用表方以及观察光敏电阻阻值随光照的变化特性等,就不如模拟式万用表方便、直观。总之,必须根据被测对象及测试要求而合理选择万用表的便、直观。总之,必须根据被测对象及测试要求而合理选择万用表的便、直观。总之,必须根据被测对象及测试要求而合理选择万用表的便、直观。总之,必须根据被测对象及测试要求而合
7、理选择万用表的类型和表的性能指标。类型和表的性能指标。类型和表的性能指标。类型和表的性能指标。模拟式万用表模拟式万用表模拟式万用表模拟式万用表(即指针式万用表即指针式万用表即指针式万用表即指针式万用表)数字式的万用表数字式的万用表数字式的万用表数字式的万用表万万用用表表类类型型万用表原理模拟式万用表模拟式万用表(即指针式万用表即指针式万用表)模拟式模拟式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)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,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
8、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。下面分别介绍。中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。l l 测直流电流原理。测直流电流原理。如图如图1 1a a所示,在表头上并联一个适当的电阻(叫分流电阻)进行所示,在表头上并联一个适当的电阻(叫分流电阻)进行分流,就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值,就能改变电流测量范分流,就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值,就能改变电流测量范围。围。l l 测直流电压原理。测直流电压原理。如图如图1 1b b所示,在表头上串联一个适当的电阻(叫倍增
9、电阻)进行所示,在表头上串联一个适当的电阻(叫倍增电阻)进行降压,就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值,就能改变电压的测量降压,就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值,就能改变电压的测量范围。范围。l ll l 测交流电压原理。测交流电压原理。如图如图1 1c c所示,因为表头是直流表,所以测量交流时,需加装一个所示,因为表头是直流表,所以测量交流时,需加装一个并、串式半波整流电路,将交流进行整流变成直流后再通过表头,这样就并、串式半波整流电路,将交流进行整流变成直流后再通过表头,这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交
10、流电压量程的方法与直流电压量程相似。电压量程相似。l ll l 测电阻原理。测电阻原理。如图如图1d所示,在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使所示,在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使电流通过被测电阻,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻电流通过被测电阻,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值,就能改变电阻的量程。的阻值,就能改变电阻的量程。万万用用表表原原理理万用表原理万万用用表表原原理理模拟式万用表原理示意图模拟式万用表原理示意图(即指针式万用表即指针式万用表)万用表原理数字式的万用表数字式的万用表 数字式的万用表的基本原理是模拟输入量经
11、过万用表前数字式的万用表的基本原理是模拟输入量经过万用表前端的功能切换模块和信号调理模块,将其转换成相应的电压端的功能切换模块和信号调理模块,将其转换成相应的电压信号,这个模拟的电压信号再通过信号,这个模拟的电压信号再通过A/D转换器将其转换为二进转换器将其转换为二进制的数字信号,之后,这个二进制的数字信号或通过译码直制的数字信号,之后,这个二进制的数字信号或通过译码直接显示,或通过接显示,或通过MCU处理后再显示,以提供给用户读取数据。处理后再显示,以提供给用户读取数据。万万用用表表原原理理数字万用表的主要性能指标 显示位数显示位数显示位数显示位数 量程量程量程量程 测量速率测量速率测量速率
12、测量速率 分辨率分辨率分辨率分辨率 测量精度测量精度测量精度测量精度 输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗数数字字万万用用表表的的指指标标数字万用表的主要性能指标 显示位数显示位数显示位数显示位数数数字字万万用用表表的的指指标标 完整显示位:能够显示0-9的数字。非完整显示位(俗称半位):只能显示0和1(在最高位 上)。如4位DMM,具有4位完整显示位,其最大显示数字为9999。而 位(4位半)DMM,具有4位完整显示位,1位非完整显示位,其最大显示数字为19999。数字万用表的主要性能指标 量程量程量程量程数数字字万万用用表表的的指指标标基本量程基本量程基本量程基本量程:无衰减或放大时的输入电压
13、范围,由:无衰减或放大时的输入电压范围,由:无衰减或放大时的输入电压范围,由:无衰减或放大时的输入电压范围,由A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换器动态范围确定。器动态范围确定。器动态范围确定。器动态范围确定。通过对输入电压(按通过对输入电压(按通过对输入电压(按通过对输入电压(按10101010倍)放大或衰减,可倍)放大或衰减,可倍)放大或衰减,可倍)放大或衰减,可扩展其他量扩展其他量扩展其他量扩展其他量程程程程。如基本量程为如基本量程为如基本量程为如基本量程为10101010V V V V的的的的DVMDVMDVMDVM,可扩展出可扩展出可扩展出可扩展出0.10.10.10.1V V
14、V V、1V1V1V1V、10V10V10V10V、100V100V100V100V、1000V1000V1000V1000V等五档量程;等五档量程;等五档量程;等五档量程;基本量程为基本量程为基本量程为基本量程为2 2 2 2V V V V或或或或20202020V V V V的的的的DMMDMMDMMDMM,可扩展出可扩展出可扩展出可扩展出200200200200mVmVmVmV、2V2V2V2V、20V20V20V20V、200V200V200V200V、1000V1000V1000V1000V等五档量程。等五档量程。等五档量程。等五档量程。数字万用表的主要性能指标 测量速率测量速率测量
15、速率测量速率数数字字万万用用表表的的指指标标每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于A/DA/DA/DA/D转换器的转换转换器的转换转换器的转换转换器的转换速度。速度。速度。速度。一般低速高精度的一般低速高精度的一般低速高精度的一般低速高精度的DMMDMMDMMDMM测量速度在几次测量速度在几次测量速度在几次测量速度在几次/秒秒秒秒 几十次几十次几十次几十次/秒。秒。秒。秒。数字万用表的主要性能指标 分辨率分辨率分辨率分辨率数数字字万万用用表表的的指指标标指指指指DMMDMMDMMDMM能够能够能够
16、能够分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力。反映了。反映了。反映了。反映了DMMDMMDMMDMM灵敏灵敏灵敏灵敏 度度度度.用每个字对应的电压值来表示,即用每个字对应的电压值来表示,即用每个字对应的电压值来表示,即用每个字对应的电压值来表示,即V/V/V/V/字。字。字。字。不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同,显然,不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同,显然,不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同,显然,不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同,显然,在最小量程上具有最高分辨力在最小量程上具有最高分辨力在最小量程上
17、具有最高分辨力在最小量程上具有最高分辨力。例如,例如,例如,例如,3 3 3 3位半的位半的位半的位半的DMMDMMDMMDMM,在在在在200200200200mVmVmVmV最小量程上,可以测量的最小量程上,可以测量的最小量程上,可以测量的最小量程上,可以测量的最大输入电压为最大输入电压为最大输入电压为最大输入电压为199.9199.9199.9199.9mVmVmVmV,其分辨力为其分辨力为其分辨力为其分辨力为0.10.10.10.1mV/mV/mV/mV/字(即字(即字(即字(即当输当输当输当输入电压变化入电压变化入电压变化入电压变化0.10.10.10.1mVmVmVmV时,显示的末
18、尾数字将变化时,显示的末尾数字将变化时,显示的末尾数字将变化时,显示的末尾数字将变化“1“1“1“1个字个字个字个字”)数字万用表的主要性能指标 分辨率分辨率分辨率分辨率数数字字万万用用表表的的指指标标分辨率:用百分数表示,与量程无关,比较直观。分辨率:用百分数表示,与量程无关,比较直观。分辨率:用百分数表示,与量程无关,比较直观。分辨率:用百分数表示,与量程无关,比较直观。如上述的如上述的如上述的如上述的DMMDMMDMMDMM在最小量程在最小量程在最小量程在最小量程200200200200mVmVmVmV上分辨力为上分辨力为上分辨力为上分辨力为0.10.10.10.1mVmVmVmV,则分
19、辨率为:则分辨率为:则分辨率为:则分辨率为:分辨率也可直接从显示位数得到(与量程无分辨率也可直接从显示位数得到(与量程无分辨率也可直接从显示位数得到(与量程无分辨率也可直接从显示位数得到(与量程无关),如关),如关),如关),如3 3 3 3位半的位半的位半的位半的DMMDMMDMMDMM,可显示出可显示出可显示出可显示出1999199919991999(共(共(共(共2000200020002000个字),则分辨率为个字),则分辨率为个字),则分辨率为个字),则分辨率为数字万用表的主要性能指标 测量精度测量精度测量精度测量精度数数字字万万用用表表的的指指标标取决于取决于取决于取决于DMMDM
20、MDMMDMM的固有误差和使用时的附加误差(温度等)。的固有误差和使用时的附加误差(温度等)。的固有误差和使用时的附加误差(温度等)。的固有误差和使用时的附加误差(温度等)。固有误差表达式:固有误差表达式:固有误差表达式:固有误差表达式:示值(读数)相对误差为:示值(读数)相对误差为:示值(读数)相对误差为:示值(读数)相对误差为:式中,式中,式中,式中,VxVxVxVx被测电压的读数;被测电压的读数;被测电压的读数;被测电压的读数;VmVmVmVm该量程的满度值该量程的满度值该量程的满度值该量程的满度值(Full Scale,FSFull Scale,FSFull Scale,FSFull
21、Scale,FS););););误差的相对项系数;误差的相对项系数;误差的相对项系数;误差的相对项系数;误差的固定项系数。误差的固定项系数。误差的固定项系数。误差的固定项系数。误差由两部分构成:读数误差和满度误差。误差由两部分构成:读数误差和满度误差。误差由两部分构成:读数误差和满度误差。误差由两部分构成:读数误差和满度误差。读数误差:读数误差:读数误差:读数误差:与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括DMMDMMDMMDMM的刻度的刻度的刻度的刻度系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。
22、数字万用表的主要性能指标 测量精度测量精度测量精度测量精度数数字字万万用用表表的的指指标标满度误差:满度误差:满度误差:满度误差:与当前读数无关,只与选用的量程有关。与当前读数无关,只与选用的量程有关。与当前读数无关,只与选用的量程有关。与当前读数无关,只与选用的量程有关。有时将有时将有时将有时将 等效为等效为等效为等效为“n n n n字字字字”的电压量表示,即的电压量表示,即的电压量表示,即的电压量表示,即 如某台如某台如某台如某台3 3 3 3位半位半位半位半DMMDMMDMMDMM,说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为2 2 2 2V V V
23、 V,=(0.01%0.01%0.01%0.01%读数读数读数读数+1+1+1+1字)字)字)字)。则在。则在。则在。则在2 2 2 2V V V V量程上,量程上,量程上,量程上,1 1 1 1字字字字=0.1=0.1=0.1=0.1mVmVmVmV,由由由由 2 2 2 2V=0.1mVV=0.1mVV=0.1mVV=0.1mV可知,可知,可知,可知,=0.005%=0.005%=0.005%=0.005%,即表达式中即表达式中即表达式中即表达式中“1“1“1“1字字字字”的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与“0.005%”“0.005%”“0.005%”“0.005%
24、”的表的表的表的表示是完全等价的:示是完全等价的:示是完全等价的:示是完全等价的:当被测量(读数值)很小时,满度误差起主要作用,当被测量当被测量(读数值)很小时,满度误差起主要作用,当被测量当被测量(读数值)很小时,满度误差起主要作用,当被测量当被测量(读数值)很小时,满度误差起主要作用,当被测量较大时,读数误差起主要作用较大时,读数误差起主要作用较大时,读数误差起主要作用较大时,读数误差起主要作用。为减小满度误差的影响,应合。为减小满度误差的影响,应合。为减小满度误差的影响,应合。为减小满度误差的影响,应合理选择量程,以理选择量程,以理选择量程,以理选择量程,以使被测量大于满量程的使被测量大
25、于满量程的使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的2/32/32/32/3以上以上以上以上。数字万用表的主要性能指标输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗数数字字万万用用表表的的指指标标输入阻抗取决于输入电路(并与量程有关)。输入阻抗取决于输入电路(并与量程有关)。输入阻抗取决于输入电路(并与量程有关)。输入阻抗取决于输入电路(并与量程有关)。输入阻抗宜越大越好,否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好,否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好,否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好,否则将影响测量精度。对于直流对于直流对于直流对于直流DMMDMMDMMDMM,输入阻抗用输入电阻表示,一般在输入阻抗用输
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