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1、万用表实训指导书电气教研室前 言万用表是一种多用途的常用仪表，它可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻。经过附加一些元件后，还可以测量交流电流、电容量、电感量、和晶体三级管直流放大倍数等。通过万用表的安装实习，可以对万用表的工作原理，相关参数的计算，调试方法及维修等有更加明确的认识，对于正确使用万用表和其他仪表都将起到指导作用。万用表安装实习的任务，就是要通过万用表的安装与调试，掌握有关参数的计算方法和正确的焊接工艺，能正确地进行精度调试，为电子设备整机的安装奠定基础。MF-47型万用表具有灵敏度高，结构新颖，性能优良，便于携带等优点，是安装实习的主要机型。重 印 说 明MF-47
2、型万用表安装实习指导书是1999年5月编印的。几年来，指导书在万用表安装实习过程中发挥了较好的指导作用。但是，教学实践中感到，一些与万用表相关的知识份量不足，需要补充。同时，随着万用表安装结构的变化,指导书中涉及万用表结构的内容已不适用，需要调整。这次重印增加了万用表表头参数测定的内容，各档工作原理的介绍也作了必要的补充。在万用表安装的部分选择了目前较为流行的印制板安装结构，以便于安装和调试。此外，又增加了万用表的正确使用、万用表故障检测与维修等内容，使指导书更具有使用性。考虑到万用表工艺结构的多变性，将印制板图放在最后以附录的形式提出，作为安装参考。MF-47型万用表安装实习指导书更名为万用
3、表设计与安装实习指导书。在指导书重新编印过程中王春主任、王翠芝老师等同志参与了指导和校对，在此表示衷心感谢。重编的指导书虽然在内容上比原来翔实了许多，但仍不尽人意，敬请读者批评指正。第一章 万用表表头参数的测定万用表表头是万用表的重要部件之一，万用表精度的高低在很大程度上取决于表头的参数。表头的参数有多项，主要的是表头内阻和灵敏度。这一章将介绍表头参数测定的常用方法和有关计算公式。第一节 表头内阻的测定表头内阻是指动线圈漆包线的直流电阻， 严格的说还应包括上下二盘游丝的直流电阻（这里忽略不计）。测量表头内阻的方法有多种，这里介绍半值法。测量方法如下:1、按图11连接好电路。图中G1是被测表头，
4、G2是用来监视主电路电流的表头。G2的量程应大于或等于G1的量程。2、断开开关K，调节RP2使G1的指针指向满量程，记住G2的读数。 3、合上开关K，再调节RP2使G2的指针指向上次的读数，调节RP1使G1的指针指向满量程的1/2处。将上述测试过程反复一次以提高测试精度。4、将RP1从电路中取下，用单臂电桥测出RP1的值，即为被测表头G1的内阻。第一节 表头灵敏度的测定表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，有万用表心脏之称。表头灵敏度是指表头指针满刻度偏转时，流过表头线圈的直流电流值。这个值越小，灵敏度越高。例如，有甲乙两只毫安表，当通过它们的电流都是1mA时，若甲表指针偏转10。，乙表指针偏
5、转1。，即表明甲表的灵敏度比乙表的灵敏度高。所以测定表头的灵敏度就是测定它的满标度电流。 测定表头灵敏度的方法有标准法、满量限欧姆定律演算法、固定电流法。其中标准法最好，但标准表一定要准确。受实验室条件限制，我们采用满量限欧姆定律演算法。 在表头内阻RC已测定的情况下，用一个1.5V的电源，串联一只可变电阻RP，按图12连接好电路。先把Rp调到最大值上，再逐渐调小Rp使表针指示满标度。此时表头的灵敏度为Ic = E / ( Rc+ Rp )读出Rp的值即可算出表头灵敏度。第二章 万用表各档工作原理及设计掌握万用表的工作原理，是安装与使用万用表的理论基础。这一章将重点介绍万用表主要各档的工作原理
6、和计算方法。第一节 直流电流档的工作原理与分流电阻的计算一、 直流电流档的工作原理一般的直流电流表表头灵敏度很高，量程很小（微安级或毫安级），为了用它测量较大的电流，通常将表头与一个电阻相并联，使流过表头的电流为被测电流的一部分，从而扩大量程。如图21所示，设有一量程为Im的表头，其内阻为Rc。如果在表头两端并联一只电阻Rs（Rs常称为分流电阻或分流器），使被测电流Ia的一部分流经Rs，而使流过表头的电流Ic不超过Im。根据分流公式，对于图21的电路， (21) 可见，流过表头的电流Ic与被测电流Ia成正比，这样就可以利用表针的偏转来指示被测电流Ia的大小。如果选择Rs的数值使被测电流为Ia时
7、，流经表头的电流恰为表头的最大偏转值（即量程）Im，我们就说，量程为Im的表头被扩大成量程为Ia的电流表了。 由式（21）可知，当Ic= Im时， Ic = Im=由上式可以解得 Rs= （22）式中n=表示量程扩大的倍数，有的书刊上称为分流系数。例21 今有一量程为50A的表头，其内阻为1.8K，现将其扩展为500A的电流表，其分流电阻应为多少？解 由题意可知Im=50A, Ia=500A,所以 n=10由式（22）得分流电阻 Rs=二、 分流电阻的计算方法直流电流的测量电路如图22所示。它是闭路抽头式结构，利用开关来转换量程。我们举例说明分流电阻的计算过程。例22 图22是某万用表直流电流
8、档的部分电路。它的表头满偏转电流（即量程）Im=46.6A, 内阻Rc=2.6K，四个量程分别为 I1=500mA, I2=50mA, I3=5mA, I4= 0.5mA， 试计算R1、R2 、R3、R4、的值。解：1、首先求得小电流量程（0.5mA）的分流电阻Rs，由式（22）得=2. 分别求出R1、R2、R3、和R4的值。 当开关接在I1的接点时，流经R2、R3、R4 和表头的电流为Im，因而R2、R3、R4和Rc是串联的，而R1与（R2+R3+R4+Rc）是并联的，由分流公式知所以 根据同样的道理，当开关接在2的接点时，(R1+R2) 与 (R3+R4+Rc) 为并联，故由分流公式所以
9、同理可求得 第二节 直流电压档的工作原理与倍压电阻的计算方法由于表头的内阻是一定的，当在表头两端加上不同电压时，表针的偏转角也不同，因此经过校准，在表面上按电压数值刻度后，就可用来测量电压。不过由于表头内阻较小，容许通过的电流又很小，所以它能测量的电压范围也很小。例如，内阻为Rc=3K, 量程为Im=50A的电流表，在表针指示满刻度时，它两端的电压 Um = ImRc= 5010-63103 = 0.15V即它能测量的最大电压为0.15V。为了能测量较高的电压，可以用一个较大的电阻Rp（称为倍压电阻或倍率电阻）与表头相串联，如图23所示。如表头的电流满刻度值为Im, 内阻为Rc，倍压电阻为Rp
10、，则它所能测量的最大电压 U = Im(Rc+Rp)，由上式可以求得所需的倍压电阻Rp= (23)例23图24是 某型万用表直流电压档的部分电路。如Im=46.6A ,Rc=26.7（它就是例22中的I4那一档），要求电压表量程分别为U1=0.25V、U2=1V、U3=2.5V、U4=10V、U5=50V、U6=250V、U7=500V、U8=1000V, 试求各倍压电阻的数值。 解 当开关接在U1的接点时，根据式（23）可得R1= R2=R3= R4= R5=R6=4M R7=5M R8=10M第三节 交流电压档的工作原理 测量交流电压的电路如图25所示。由图25可以看出与图24基本相似，其
11、最大区别是增加了半波整流电路。由于整流后的直流分量比交流有效值要低，所以测量交流电压的电路与测量直流电压的电路比较起来，表头支路内串联的电阻减少。这可从图25和图24的对比中看出。在完整的MF47型万用表电路图中交、直流电压档的250V、 500V的倍率电阻是公用的。对于半波整流电路其倍率电阻可用下式计算 （24）式中 R 倍率电阻（） Um 扩大的电压档的量程（V） Ic 表头量程（A）Rc 表头内组（）RV 整流元件的正向电阻（）第四节 直流电阻档的工作原理一 、 欧姆表基本原理欧姆表是一种直接指示被测电阻数值的仪表。图26是简单的欧姆表原理线路，它由一个表头（量程为Im, 内阻为Rc）、
12、一个电池E和一个与表头相串联的电阻R组成。电路的总电阻为Rc+R, 它实际就是欧姆表的内阻，我们用RT来表示，即RT = Rc+R。被测电阻Rx就接在a、b两个接线柱（或表笔）之间。 我们这样选择RT 和E，使得当ab间短路时（如图26 a），即被测电阻Rx = 0时，通过表头的电流恰等于其满刻度值Im，即 Im = (25)那么当ab端接以被测电阻Rx时（如图b所示），流过表头的电流 I = （26）式（26）表明，对于不同的被测电阻Rx，流过表头的电流也不同，因此按式（26）在表头的面板上刻以相应的欧姆值，在测量时，就可以用电表指针作指示，直接读出被测电阻Rx的值。例如，若表头的量程Im
13、= 100A, E = 1V, RT = Rc+R = 10K, 根据式（25）可求得不同的Rx所对应的电流值为： Rx(K)0246810152050100I(A)10083.371.462.555.6504033.316.79.10图（27）就是根据以上数据画出的欧姆表刻度（图中乘以100）。由式（25）可见，当被电阻Rx的值恰好等于欧姆表内阻RT时，流过表头的电流I = 这时电表指针恰好指示在表面的中间位置，因而这个电阻值R常称为欧姆表的中值电阻。中值电阻是欧姆表指针指到中间位置时被测电阻的数值，它也就是欧姆表的内阻RT。所以欧姆表的中值电阻从表面刻度上很容易看出，如图27，在中间位置5
14、0A处的电阻刻度值是10，因而中值电阻RT =10K。二、 零点调整欧姆表的电源用的是干电池。一节新电池的电动势比1.5V稍高，用旧了的电池，电动势比1.5V要低。由式（24）可知，为适应电源电动势的变化，而又维持在Rx= 0时电表指针能指示到欧姆零点（即电流为Im的点），中值电阻RT不可避免的将要改变。例如图26的电路中，若E降低至0.9V, 为使Rx = 0时，电表指示为零欧，则RT应为9K）；另一方面，由式（25）可知，当RT不同时，即使电表指示的电流值I相同，而它所代表的Rx也不同（例如上例中，I = 50A，即指针指在50A处，当RT = 9K时，它所代表的Rx也是9K, 而不再是10 K
