1.1 指針式萬用表簡介

要點(diǎn)

指針式萬用表是采用磁電式測量機(jī)構(gòu)（又稱表頭）的電測儀表，它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。初學(xué)電子技術(shù)的讀者朋友，必須了解指針式萬用表的主要性能指標(biāo)與類型，熟悉其結(jié)構(gòu)。

1.1.1 指針式萬用表的主要性能指標(biāo)

1.準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度是表示萬用表測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，即萬用表的指示值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的基本誤差值。準(zhǔn)確度越高，測量誤差越小。準(zhǔn)確度一般由萬用表生產(chǎn)廠家直接標(biāo)示在表盤上，如圖11所示。

萬用表的準(zhǔn)確度根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共7個(gè)等級，通常使用的萬用表主要是1.0、1.5、2.5、5.0這4個(gè)等級。準(zhǔn)確度數(shù)值越小，等級越高。其中2.5級的萬用表應(yīng)用最普遍。2.5級的準(zhǔn)確度表示基本誤差為±2.5%，其他依次類推。萬用表的精度等級與基本誤差如表1-1所示。

表1-1 萬用表精度等級與基本誤差

2.直流電壓靈敏度

直流電壓靈敏度是指使用萬用表的直流電壓擋測量直流電壓時(shí)，該擋的等效內(nèi)阻與滿量程電壓之比。例如，500型萬用表在250V電壓擋時(shí)的內(nèi)阻為2.5MΩ，其電壓的靈敏度為2.5×106Ω/250V，即1000Ω/V。萬用表的直流電壓靈敏度的單位是Ω/V或kΩ/V，一般直接標(biāo)注在萬用表的表盤上，如圖1-1（a）所示。萬用表的電壓靈敏度越高，表明萬用表的內(nèi)阻越大，對被測電路的影響越小，其測量結(jié)果就越準(zhǔn)確。因此，電壓靈敏度高的萬用表適于測量有一定要求的電子電路，而電壓靈敏度低的萬用表適于測量要求不高的電路。例如，檢修電視機(jī)時(shí)，要求萬用表的靈敏度等于或大于20kΩ/V；而檢修收音機(jī)時(shí)，采用靈敏度為10kΩ/V的萬用表就可以了。

3.頻率特性

頻率特性是指萬用表測量交流電時(shí)，有一定的頻率范圍，如果超出規(guī)定的頻率范圍，就不能保證其測量的準(zhǔn)確度。萬用表的工作頻率較低，其頻率范圍窄。一般便攜式萬用表的工作頻率范圍為45～2000Hz，袖珍式萬用表的工作頻率為45～1000Hz。頻率特性一般直接標(biāo)注在萬用表的表盤上，如圖1-1（a）所示。

4.測量功能

普通萬用表大多只能測量電壓、電流和電阻，因此也稱為V—A—Ω三用表。近年來問世的新型萬用表（如MF47、MF70、MF79、MF104、MF116），增加了許多新穎、實(shí)用的測試功能，如測量電容、電感、晶體管參數(shù)、音頻功率、直流高壓和交流高壓、檢查線路通/斷（蜂鳴器擋）。有的萬用表還設(shè)計(jì)了信號發(fā)生器，給家電維修人員提供了方便。下面給出萬用表的測試功能及測量范圍。其中，電阻擋為有效量程，括弧內(nèi)的數(shù)值是少數(shù)萬用表所能達(dá)到的指標(biāo)。

（1）基本功能。

直流電壓（DC，V）：0～500V（0～2.5kV、0～25kV）。

交流電壓（AC，V）：0～500V（0～2.5kV）。

交流電流（AC，A）：0～500mA（0～5A）。

交流電流（AC，A）：（0～5A）。

電阻（Ω）：0～20MΩ（0～200MΩ）。

音頻電平（dB）：-20～+56dB。

多數(shù)萬用表沒有交流電流擋。一般萬用表都有音頻電平（單位是分貝，dB）刻度。

（2）擴(kuò)展功能。

電容（C）：1000pF～0.31μF（0～1000μF）。

電感（L）：0～1H（20～1000H）。

晶體管（hFE）：0～200（0～300，0～500）。

音頻功率（P）：0.1～12W，揚(yáng)聲器阻抗為8Ω。

蜂鳴器（BZ）：當(dāng)被測線路電阻小于1～10Ω時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲。

交流大電流測量功能（ACA）：6A/15A/60A/150A/300A（如7010型萬用表）。

總之，測量種類和擋數(shù)越多，使用越方便，萬用表的結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。

知識(shí)點(diǎn)拔

指針式萬用表的主要性能指標(biāo)是電子愛好者選擇萬用表的依據(jù)。選用指針式萬用表主要從其準(zhǔn)確度、直流電壓靈敏度、測量功能等方面考慮，其中基本測量功能是一般萬用表必備的量程，如直流電流擋、電壓擋、交流電壓擋、電阻擋。必要時(shí)，應(yīng)考慮是否需要交流電流測試功能等。擴(kuò)展測量功能會(huì)給日常維修帶來許多方便，如電容擋、晶體管靜態(tài)系數(shù)測量擋、通—斷測試擋、二極管測量擋等。如果是普通測量要求，則準(zhǔn)確度等級可以選低一些；如果用來檢修電子線路，則要求儀表性能好些，準(zhǔn)確度等級指數(shù)要略高一些。

1.1.2 指針式萬用表的類型

目前國產(chǎn)指針式萬用表的種類和型號很多，其分類方法也不統(tǒng)一，一般按其功能和外形分類。

1.按照功能分類

按萬用表的功能不同，一般將其分為簡易型萬用表和多功能萬用表。

（1）簡易型萬用表。簡易型萬用表的價(jià)格低廉，性能指標(biāo)較差，主要用來測量電壓、電流和電阻。

（2）多功能萬用表。多功能萬用表的測量功能較強(qiáng)，售價(jià)較高。所增加的功能主要有測量電容、電感、晶體管的參數(shù)等，有的萬用表還能進(jìn)行高壓測試，檢查發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光情況。如圖1-2（d）所示，DY1—A型多功能萬用表的左邊有5個(gè)功能按鍵，從上到下分別是電容（C）、電感（L）、電阻與晶體管放大系數(shù)（R、hFE）、交流電流與電壓（）、直流電流與電壓（），下方還有25A的交、直流插孔，以及PNP型和NPN型晶體管插孔。

2.按照外形分類

按萬用表的外形不同，一般將萬用表分為便攜式萬用表、袖珍式萬用表和薄型萬用表。

（1）便攜式萬用表。目前市場上售賣的萬用表很多屬于便攜式儀表，典型產(chǎn)品有500、MF47型等。其優(yōu)點(diǎn)是攜帶比較方便、儀表的刻度盤較大、讀數(shù)準(zhǔn)確，不足之處是體積較大。

（2）袖珍式萬用表。袖珍式萬用表的體積小巧，可放在手掌上，因此攜帶更加方便。典型產(chǎn)品有MF30型。

（3）薄型萬用表。近年來薄型萬用表已成為一種流行款式，它可裝入上衣口袋隨身攜帶，如國產(chǎn)MF99、MF129、MF133等。其中MF133型萬用表的外形尺寸為100mm×64mm×35mm，重量只有l(wèi)00g。

部分指針式萬用表的外形如圖1-2所示。

知識(shí)點(diǎn)拔

電子愛好者在選擇萬用表時(shí)，還要考慮萬用表的外形。選擇大刻度盤的萬用表，有助于減小讀數(shù)誤差。有些萬用表的刻度盤上帶反射鏡，能減小視差。新型萬用表的表筆和插孔都增加了防觸電保護(hù)措施，插孔改成隱埋式，表面無金屬裸露部分。

從使用角度看，所有的開關(guān)、旋鈕均應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、接觸良好，操作力求簡便。大多數(shù)萬用表只用一只轉(zhuǎn)換開關(guān)，操作比較方便。也有些萬用表將功能開關(guān)與量程開關(guān)分別設(shè)置，或把兩者組合設(shè)置，通過適當(dāng)?shù)呐浜蟻磉x擇測量項(xiàng)目及量程。有些萬用表增加了正、負(fù)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，在測量負(fù)電壓時(shí)可避免出現(xiàn)指針反打現(xiàn)象。

1.1.3 指針式萬用表的結(jié)構(gòu)

指針式萬用表主要由表頭、測量電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。

1.表頭

表頭是指針式萬用表的重要組成部分，它實(shí)際上是一塊高靈敏度磁電式直流微安表。表頭的好壞在很大程度上決定了萬用電表性能的優(yōu)劣。表頭一般由指針、表盤、磁路系統(tǒng)及偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組成，它的滿刻度偏轉(zhuǎn)電流一般只有幾微安至幾百微安，滿刻度偏轉(zhuǎn)電流越小，表頭靈敏度就越高。MF47型萬用表使用的是內(nèi)阻為3.6kΩ、滿度電流為50μA的直流表頭，而500型萬用表使用的是內(nèi)阻為2.8kΩ、滿度電流為40μA的直流表頭。

由于萬用表的測量項(xiàng)目較多，為了便于指針讀數(shù)，因而在表頭的表盤上印有多條刻度線，并附有各種符號、字母加以說明。正確理解表盤上各種符號、字母的意義及各條刻度線的讀法，是正確使用萬用表的關(guān)鍵之一。MF47型萬用表的表盤上共有8條刻度線，如圖1-3所示。從上往下依次是電阻刻度線、交流10V電壓專用刻度線、交/直流電壓和直流電流共用刻度線、電容刻度線、負(fù)載電壓（穩(wěn)壓）刻度線、晶體管β值刻度線、電感刻度線和音頻電平刻度線。表盤上還裝有反光鏡，用以消除測量視差。

2.測量電路

測量電路的作用是將不同性質(zhì)和大小的被測電量轉(zhuǎn)換為表頭所能接受的直流電流。為了實(shí)現(xiàn)不同測量項(xiàng)目和測量量程（或倍率），在萬用表的內(nèi)部設(shè)置了一套測量電路。一般來說，萬用表的測量電路是由多量程直流電流表、多量程直流電壓表、多量程整流式交流電壓表和多量程歐姆表等測量電路組合而成的。在某些萬用表中，還附加有電容、電感、晶體管直流放大倍數(shù)和溫度測量等測量電路。

測量電路中的元件絕大部分是各種類型和各種數(shù)值的電阻元件，如繞線電阻、碳膜電阻、電位器等。此外，在測量交流電壓的電路中還有整流元件。具體電路參看1.2節(jié)中有關(guān)指針式萬用表的測量電路介紹。

3.轉(zhuǎn)換開關(guān)

指針式萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)，又稱量程選擇開關(guān)。萬用表中各種測量種類及量程的選擇是靠轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)換開關(guān)里面有固定接觸點(diǎn)和活動(dòng)接觸點(diǎn)，當(dāng)固定接觸點(diǎn)和活動(dòng)接觸點(diǎn)閉合時(shí)可以接通電路，MF47型萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)如圖1-4所示。而500型萬用表使用兩只轉(zhuǎn)換開關(guān)，其中一只用來選擇測量項(xiàng)目，另一只用來選擇量程，配合使用才能選擇測量項(xiàng)目和量程，其結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。

通常將活動(dòng)接觸點(diǎn)稱為“刀”，固定接觸點(diǎn)稱為“擲”。萬用表中所用的轉(zhuǎn)換開關(guān)往往都是特別的，通常有多刀和幾十個(gè)擲，各刀之間是相互同步聯(lián)動(dòng)的，旋轉(zhuǎn)刀的位置可以使某些活動(dòng)接觸點(diǎn)與固定接觸點(diǎn)閉合，從而接通所需要的測量電路。

知識(shí)要訣

指針電表的結(jié)構(gòu)，表頭、電路、開關(guān)刀，

電表性能優(yōu)與劣，取決表頭微安表，

測量電路作用大，電量轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)巧，

選擇項(xiàng)目轉(zhuǎn)開關(guān)，量程擋位看需要。

1.1.4 MF47型萬用表

MF47型萬用表具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、設(shè)計(jì)制造精密、靈敏度高、操作簡單、準(zhǔn)確度高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，并且內(nèi)部有保護(hù)電路。

MF47型指針式萬用表主要由面板、表頭、轉(zhuǎn)換開關(guān)、測量電路等組成。

1.MF47型萬用表的技術(shù)性能指標(biāo)

MF47型萬用表的技術(shù)性能指標(biāo)如表1-2所示。

表1-2 MF47型萬用表的技術(shù)性能指標(biāo)

2.MF47型萬用表的外部結(jié)構(gòu)

MF47型萬用表的外部結(jié)構(gòu)如圖1-6所示，由表頭指針、表盤、機(jī)械調(diào)零旋鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、零歐姆調(diào)節(jié)旋鈕、表筆插孔和晶體管插孔等組成。表盤上的刻度線如圖1-3所示，表內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)如圖1-4所示。

3.測量電路

為了適應(yīng)各種不同測量項(xiàng)目和測量量程（或倍率），MF47型萬用表內(nèi)部設(shè)置了一套比較完善的測量電路，如圖1-7所示。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于不同擋位時(shí)，可構(gòu)成不同的測量電路。這些電路包括直流電流測量電路、直流電壓測量電路、交流電壓測量電路、晶體管測量電路等。具體電路參看1.2節(jié)中有關(guān)指針式萬用表的測量電路介紹。

知識(shí)點(diǎn)拔

MF47型萬用表的刻度線有的均勻，有的不均勻。電子愛好者在電壓、電流等均勻刻度線上讀數(shù)時(shí)，如果指針停留在兩條刻度線之間的某一位置，應(yīng)將兩刻度線之間的距離等分后再估讀一個(gè)數(shù)據(jù)，一般要精確到十分位。

1.1.5 500型萬用表

500型萬用表外觀結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，標(biāo)度盤寬闊，讀數(shù)清晰，具有24個(gè)測量量程，能測量交直流電壓、直流電流、電阻及音頻電平，適于無線電、電信及電工事業(yè)單位做一般測量。500型萬用表主要由面板、表頭、測量電路和轉(zhuǎn)換開關(guān)四部分組成。

1.500型萬用表的技術(shù)性能指標(biāo)

500型萬用表的技術(shù)性能指標(biāo)如表1-3、表1-4和表1-5所示。

表1-3 500型萬用表的電壓擋技術(shù)指標(biāo)

表1-4 500型萬用表的電流擋技術(shù)指標(biāo)

表1-5 500型萬用表的電阻擋技術(shù)指標(biāo)

2.500型萬用表的外部結(jié)構(gòu)

500型萬用表的外部結(jié)構(gòu)如圖1-8所示，由表頭指針、表盤、機(jī)械調(diào)零旋鈕、兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)、零歐姆調(diào)節(jié)旋鈕、表筆插孔等組成。表盤上有5條刻度線及反射鏡，如圖1-9所示，表內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)如圖1-5所示。

3.測量電路

500型萬用表內(nèi)部設(shè)置了一套比較完善的測量電路，如圖1-10所示。對于不同廠家、不同年代生產(chǎn)的500型萬用表，在電路結(jié)構(gòu)上會(huì)略有差異。當(dāng)兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于不同的擋位時(shí)，可構(gòu)成不同的測量電路，包括直流電流測量電路、直流電壓測量電路、交流電壓測量電路、晶體管測量電路等。具體電路參看1.2節(jié)中有關(guān)指針式萬用表的測量電路介紹。

知識(shí)鏈接

歐姆中心值是指當(dāng)電阻擋的指針偏轉(zhuǎn)至刻度線的幾何中心位置時(shí)所指示的電阻值，它正好等于該量程電阻擋的總內(nèi)阻值。由于電阻擋刻度線的不均勻性，使電阻擋有效測量范圍僅局限于基本誤差較小的刻度線中央部分。它一般對應(yīng)于（1/10～10）倍的歐姆中心值，因此測量電阻時(shí)應(yīng)合理選擇量程，使指針盡量靠近中心處（滿刻度的1/3～2/3），確保所測阻值準(zhǔn)確。