萬用表的基礎知識

萬用表的基礎知識
分辨率、位數、字

分辨率是指一塊表測量結果的好壞。了解一塊表的分辨率，你就可以知道是否可以看到被測量信號的微小變化。例如，如果數字多用表在4V范圍內的分辨率是1mV，那么在測量1V的信號時，你就可以看到1mV（1/1000伏特）的微小變化。

如果你要測量小于1/4英寸（或1毫米）的長度，你肯定不會用zui小單位為英寸（或厘米）的尺子。如果溫度為98.6°F，那么用只有整數標記的溫度計測量是沒用的。你需要一塊分辨率為0.1°F的溫度表。

位數、字就是用來描述表的分辨率的。數字多用表是按它們可以顯示的位數和字分類的。

一個3位半的表，可以顯示三個從0到9的全數字位,和一個半位（只顯示1或沒有顯示）。一塊

3位半的數字表可以達到1999字的分辨率。一塊4位半的數字表可以達到19999字的分辨率。

用字來描述數字表的分辨率比用位描述好。現在的3位半數字表的分辨率已經提高到3200或4000字。

3200字的數字表為某些測量提供了更好的分辨率。例如，一個1999字的表，在測量大于200V的電壓時，你不可能顯示到0.1V。而3200字的數字表在測320伏特的電壓時，仍可顯示到0.1V。當被測電壓高于320V，而又要達到0.1V的分辨率時,就要用價格貴一些的20000字的數字表。

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精度

精度就是指在特定的使用環(huán)境下，出現的zui大允許誤差。換句話說，精度就是用來表明

數字多用表的測量值與被測信號的實際值的接近程度。

對于數字多用表來說，精度通常使用讀數的百分數表示。例如，1%的讀數精度的含義是：數字多用表的顯示是100.0V時，實際的電壓可能會在99.0V到101.0V之間。

在詳細說明書中可能會有特定數值加到基本精度中。它的含義就是，對顯示的zui右端進行變換要加的字數。在前面的例子中，精度可能會標為±（1%+2）。因此，如果GMM的讀數是100.0V，實際的電壓會在98.8V到101.2V之間。

模擬表的精度是按全量程的誤差來計算的，而不是按顯示的讀數來計算。模擬表的典型精度是全量程的±2%或±3%。數字多用表的典型基本精度在讀數的±（0.7%+1）和±（0.1%+1）之間，甚至更高。

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歐姆定律

應用歐姆定律，任何電路的電壓、電流、電阻都可以計算出來。公式是：電壓=電流X電阻。因此只要知道公式中的任意兩個值就可以計算出第三個值。

數字多用表就是應用歐姆定律來測量并顯示電阻、電流或電壓。在后面的介紹中，你就可以看到數字多用表非常易用。

歐姆定律揭示了電壓、電流、電阻之間的關系。

將手指放在要求的值上。如果剩下的兩項如果是并排的就將它們相乘；否則就將它們相除。但對于只用數字多用表來說，是非常簡便的。

數字和模擬顯示

在精度和分辨率方面，數字顯示有很好的優(yōu)勢，測量值可以用三位或更多位來顯示。

模擬指針在精度和分辨率方面略遜*。因為你不得不去估計指針的位置。

條形圖象模擬指針一樣顯示信號的變化和趨勢。但它更耐用并且減少了損壞。

測量電壓

數字多用表的一個zui基本的功能就是測量電壓。典型的直流電壓源就是電池，比如說汽車用的電池。交流電壓通常由發(fā)電機產生。zui常見的交流電壓源就是家中墻上的插座。一些裝置將交流轉變?yōu)橹绷鳌＠纾箅娨暋⒁繇憽浵駲C、計算機等電子設備，通過插在墻上的插座上的整流器，來把交流轉變?yōu)橹绷鳌Ｖ绷麟妷菏沁@些電子設備所需的電源。

測試電壓，通常是解決電路問題時*步要做的工作。如果沒有電壓或電壓過低、過高，在進一步檢查之前，首先要解決電源問題。

交流電壓的波形可能是正弦（正弦波）或非正弦（鋸齒波、方波等）。許多數字多用表可以顯示交流電壓的“rms”（有效值）。有效值就是交流電壓等效于直流電壓的值。

許多的表有“平均值”（averageresponding）的功能，當輸入一個純正弦波時它可以給出有效值。這種表不能準確的測量非正弦波的有效值。具有真有效值功能（true-rms）的數字多用表可以的測量非正弦波的真有效值。波峰因數（crest factor）是信號的峰值與有效值的比值。

數字多用表測量交流電壓的能力由被測信號的頻率限制。大多數數字多用表可以測量50赫茲到500赫茲的交流電壓。但數字多用表的交流測量帶寬可到幾百千赫茲。對于交流電壓和電流來說，其頻率范圍應與數字多用表規(guī)格書一致。

如何測量電壓

1、選擇所需的擋位與量程

2、將黑表筆插入COM口。將紅表筆插入電壓輸入插口

3、將表筆頭跨接在負載或電源兩端（并在電路上）

4、察看讀數，并確認單位

注：為了正確讀出直流電壓的極性（±），將紅色表筆接電路正極，黑色表筆接負極或電路地。如果用相反的接法，有自動調換極性功能的數字多用表會顯示負號來指示負的極性。如果是模擬表，你就要冒損壞表的危險。

注：1/1000V=1mV

     1000V=1kV

高壓探頭可用在電視機、錄像機的維修中。可承受40kV的高壓。

注意：這些探頭不能用在高壓同時伴隨著高能量的電力方面。因此，這些探頭只能在低能方面應用。

電阻

在電阻擋測量電阻。電阻值變化很大，從幾毫歐（mΩ）的接觸電阻幾十億歐姆的的絕緣電阻。許多數字多用表測量電阻小至0.1歐姆，某些測量值可高至300兆歐（300，000，000ohms）。極大的電阻，福祿克多用表會顯示“OL”，表示被測電阻大的超過了量程。測量開路時，會顯示“OL”。

必須在關掉電路電源的情況下測量電阻，否則對表或電路板會有損壞。某些數字多用表提供了在電阻方式下誤接入電壓信號時進行保護的功能。不同型號的數字多用表有不同的保護能力。

在進行低電阻的測量時，必須從測量值中減去測量導線的電阻。典型的測試導線的阻值在0.2Ω到0.5Ω之間。如果測試導線的阻值大于1Ω，測試導線就要更換了。

如果數字多用表為測量電阻提供小于0.6V的直流電壓，就可以測量電路板上由二極管或半導體隔離的電阻值。從而不用將電阻拆下來就可以測試。

通斷

通斷就是通過快速電阻測量來區(qū)分開路或短路。

帶有通斷蜂鳴的數字多用表時通斷測量更加簡單、快潔。當測到一個短路電路時，表發(fā)出峰鳴，所以在測試時無需看表。不同型號的數字多用表有不同的觸發(fā)電阻值。

二極管測試

二極管就像一個電子開關。如果電壓高于一個特定的值時，二極管就會導通。通常硅二極管導通電壓為0.6V。并且二極管只允許電流單向流動。

當檢查二極管或晶結時，多用表不僅會給出一個很寬的讀數范圍而且還會給出大于50mA的驅動電流。（見表1）

在測量含有二極管的電路的電阻時，數字多用表的測試電壓會低于0.6V，防止晶結導通。

在選擇二極管測試時，測試電壓升高，以便檢查二極管或半導體晶結的功能。

某些數字多用表有二極管測試功能。此功能測量并顯示二極管兩端的實際壓降。硅結點在正向測試時的壓降應該是低于0.7V，在反向測試時電路開路。

如何測試電阻

1、關掉電路電源

2、選擇電阻擋

3、將黑表筆插入COM插孔。紅表筆插入電阻測試插孔

4、將表筆探頭跨接到被測元件或電路的兩端

5、察看讀數，并注意單位歐姆（Ω）、千歐（kΩ）、還是兆歐（MΩ）。

注：1,000Ω=1KΩ

1,000,000Ω=1MΩ

一定要注意：在測試電阻使關掉電源。

測量電流

電流測量與用數字多用表測量其它量不同。直接電流測量法就是將數字多用表直接串到被測電路上，讓被測電路電流直接流過多用表內部電路。間接測量法不需要將電路打開并將多用表串到被測電路上。間接法要用到電流鉗。

直接電流測量

1、關掉電路電源

2、斷開或拆焊電路，以便將表串入電路

3、選擇相應的交流（A~）、直流（A--）擋位

4、將黑表筆插入COM插口，將紅表筆插入10安培插孔（10A）或300毫安插孔（300mA）。選擇那個插孔，主要是依據可能的測量值。

5、將表筆串聯(lián)接入斷開的電路部分。

6、 將電路電源打開

7、 觀察讀數，并注意單位。

注：測量直流時，如果測試探頭接反，會有“—”出現。

輸入保護

常見的錯誤是將測試導線放在電流插孔中，而試圖測試電壓。數字多用表中的小值電阻會導致電壓源的短路。大電流流過數字多用表，如果多用表沒有足夠的保護，不僅會損壞表和電路，還回傷害操作者。如果是高壓電路（480伏或更高的電壓），會導致更大的危險。

因此，數字多用表應有一個足夠大容量的電流輸入保護保險管。沒有電流輸入保險管的表不能用在高能電路（>240Vac）中。使用保險管的數字多用表，保險管應有足夠大的容量來去除高能故障。保險管的額定電壓應比你預料的zui大電壓大。例如，多用表中的一枚20A，250V的保險管不能在多用表測量480V的電路時發(fā)揮保護作用。一枚20A，600V的保險管才能在多用表測量480V的電路時發(fā)揮保護作用。

電流測試附件

某些時候，你要測的電流值超過了數字多用表的量程或現場條件不允許你打開電路測量電流。在高電流（通常大于2A）測試，而又不需要很高的精度時，電流鉗會非常方便。電流鉗套住導線測量電流，并將其轉換為數字表可以處理的值。

有兩種基本的電流探頭：電流變換器型，僅用于交流測量。霍爾效應型探頭，用于測量交流或直流電流。

電流變換器型。一般都是用1毫安代表1安培。100安培的電流值就會變?yōu)?00毫安，這樣可以很安全地用數字多用表測量。將導線接到“mA”和“Com”插孔上，并將功能選擇旋鈕旋轉至交流毫安擋。

霍爾效應型探頭。使用1毫伏代表1安培的交流或直流值。例如，100安培的交流電流就會轉換為100毫伏交流電壓。將測試導線連接至“V”和“Com”插孔。將功能選擇旋鈕旋轉至“V”或“mV”擋。此時多用表用1毫伏電壓代表1安培電流。

在進行電流測量而將電路斷開或拆焊時，必須斷開要測試電路的電源。小電流也會引起危險。

不要在測試導線插在電流孔時去測試電壓。會引起表的損壞或危及人身安全。

變換器型電流探頭，像福祿克80i-400。數字多用表用1mA的顯示來代表實際的1A信號。

福祿克I-1010型霍爾效應探頭，可以測試很高的交流或直流電流。它將電流轉換為電壓信號。

1mV的電壓顯示代表1A實際電流。

獨立認證、安全標準

當你看到像 UL、CSA、TUV等符號或讀到“設計滿足于….”這類話時，往往就會想到獨立測試認證機構。當然，實際的獨立測試絕非是儀器設計工程師的一廂情愿。

你怎樣能證明你的表滿足CATIII或CATII呢？事情不是那么簡單。很有可能生產廠家自己認為他的表滿足CATIII或CATII，卻沒有經過任何獨立認證。電子電工協(xié)會（IEC，InternationalElectrotechnicalCommission）僅開發(fā)并建議它的標準，但并不負責強迫實施這個標準。只有當一個產品經測試*某個獨立驗證機構的標準時，才能把諸如UL、CSA、TUV等驗證機構的標志標于儀器上。例如，UL3111，是依據IEC1010制定出的標準。在魚龍混雜的儀器市場上，獨立測試認證不是，但卻可能是zui直接的辨別方法。

多用表安全

安全使用多用表首先要選擇適合應用、并滿足應用環(huán)境的數字多用表。一旦選擇了合適的多用表，你就要按照正常的應用程序去使用它。電子電工協(xié)會為在電力系統(tǒng)下工作制定了新標準。確認你正在使用的表滿足IEC的標準，并且其額定電壓滿足現場應用要求。例如，如果測量480V的電力盤，你的表就要滿足CATIII_600V的標準。這就意味著這塊表的輸入電路被設計為能夠承受在這種應用環(huán)境下的瞬變而不會傷害使用者。選擇標有UL，CSA，CDE，TUV的表，意味著這塊表不僅滿足IEC標準，還經過獨立認證測試，并滿足獨立測試機構的自己標準。

導致數字多用表損壞的常見原因

1、當探頭還在電流插孔中時，用其去測交流電壓

2、在電阻模式時，去測交流電源

3、承受太高的瞬變

4、超過zui大輸入限制（電壓和電流）

數字多用表保護電路的種類

1、自動恢復保護。某些表的電路系統(tǒng)當探測到一個過載時，就會保護該表直至這種情況不再存在。過載被去除后，數字多用表自動返回正常運行狀態(tài)。通常被用來保護電阻功能，避免電壓過載。

2、沒有自動恢復功能。某些表探測到過載后會保護表，但不會自動恢復，直至使用者采取相應措施，如更換電阻，才能恢復使用。

數字多用表在安全方面的特點

1、保險管電流輸入保護

2、使用高能保險關（600伏或更高）

3、在電阻模式的高壓保護（500伏或更高）

4、電壓瞬變保護（6000伏或更高）

5、安全設計的測試導線，安全手柄等

6、獨立的安全認證

安全清單

l 使用滿足現場應用要求的表

l 使用有電流輸入保險管的表，并在測量電流前檢查保險管

l 測量前檢查測試導線是否有物理損壞

l 用表檢查測試導線的通斷性

l 僅使用有安全手柄和絕緣測試線

l 使用有內凹插座的表

l 測量時選擇合適的功能和量程

l 確認表的運行情況良好

l 遵循產品安全手冊

l 首先斷開紅色測試線

l 不要單獨工作

l 使用在電阻擋有過載保護的表

l 在沒有電流鉗而進行電流測量時，在接入電路前，先斷掉電路電源

l         在高壓和高電流的情況下，要注意使用適當的設備，諸如高壓探頭、電流鉗

數字多用表附件

數字多用表可以使用許多附件。附件可以擴大數字多用表的量程，同時使測量工作更簡便。

高壓探頭和高電流探頭將很高的電壓、電流降到數字多用表可以安全測量的程度。溫度探頭將你的數字多用表轉變?yōu)榉奖愕臄底譁囟缺怼８哳l探頭可以測量頻率很高的電壓。

此外，可選擇的測試線、探頭、測試夾，可以幫你很容易得將數字多用表和測試電路連接起來。軟包和硬包不僅可以保護數字多用表而且很方便你將附件和數字多用表存放于其中。

術語表

精度（Accuracy）

表示數字多用表的測量值與實際值之間的差距。用讀數的百分數或全量程的百分數表示。

模擬表（Analog meter）：

用模擬指針來顯示測量值的儀器。使用者通過指針在行程中的位置來判別讀數。

告警器（Annunciator）:

用來指示選擇的量程或功能錯誤。

平均響應數字多用表（Average Responding）:

可以的測量正弦波，在測量非正弦波時卻精度不夠。

字（Count）：

數字多用表的zui后一位，常與百分數一起用來表示數字多用表的精度。

分流器（Current-shunt）:數字多用表中有一個用于測量電流的低值電阻。數字多用表測量其兩端電壓并用歐姆定律來計算電流值。

數字多用表（DMM）: 用數字形式來顯示測量信號的值。數字表的特點就是精度、分辨率、可靠性等指標比模擬表高。

非標準正弦波（Non-sinusoidalwaveform）:

諸如脈沖序列、方波、三角波、鋸齒波、峰波等波形。

分辨率（Resolution）:

測量中可以觀察到的zui小變化值。

有效值（RMS）:

等效于直流信號的交流信號的量度值。

標準正弦波（Sinusoidal waveform）:

以正弦規(guī)律變化沒有失真的信號。

真有效值數字多用表（True-rms）:

可以的測量正弦波和非正弦波的有效值的數字多用表。

其他特點：

下面的特點和功能可以是你的數字多用表更加方便。

·報警功能會指示正在測量的量（電壓、電阻等）

·接觸保持功能可以保持顯示，你可以用雙手測量，之后再讀數

·單鍵操作，方便選擇測量功能

·過載保護，可防止損壞表和電路，并保護操作者

·高能保險管在電流測量和過載時，可以保護使用者和表

·自動量程選擇，可自動選擇量程。手動量程允許你選擇量程

·自動極性顯示，會顯示負的極性，即使接錯測試探頭，也不會損壞表