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数字万用表原理以及各种测量使用方法全程图解

数字万用表相对来说，属于比较简单的测量仪器。数字万用表可用来测量直流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容、频率、电池、二极管等等。整机电路设计以大规模集成电路双积分A/D转换器为核心，并配以全过程过载保护电路，使之成为一台性能优越的工具仪表，是电工的必备工具之一。

本篇，作者就教大家数字万用表的正确使用方法。从数字万用表的电压、电阻、电流、二极管、三极管、MOS场效应管的测量等测量方法开始，让你更好的掌握万用表测量方法。

数字万用表工作原理

数字万用表是高精度仪器。数字万用表的双积分ADC是让万用表达到高精度的关键器件。

图1是双积分ADC的工作原理。

图1 双积分ADC的工作原理

双积分ADC包括2个部分：第一部分是充电和积分电路(图1的上升部分);第二部分是放电部分(图1的下降部分)。

在上升部分，未知信号按固定时间(t1)给积分器充电(积分时间通常是市电周期的整数倍数，以抑制市电干扰)。在下降部分，积分器按参考电压进行固定速率的放电，t2是放电时间，由计数器计数，以测量未知的输入电压。

图2是最经典的数字万用表34401A的结构框图。

图2 业界经典的数字万用表34401A的结构框图

34401A数字万用表包括几个部分：

1)前面板输入和后面板输入选择部分;

2)测试功能切换部分;

3)直流放大和电阻测试中的电流产生电路;

4)AC测量中的AC到DC转换电路;

5)双积分ADC部分;

6)逻辑控制和处理部分;

7)编程接口部分;

8)供电部分;

9)前面板部分。

直流电压DC、交流电压AC、电流I、4线电阻的测量内部原理如下：

图4 AC测量内部原理

图3 DC测量内部原理

图5 电流I(ACI,DCI)测量内部原理

图6 4线电阻测量内部原理

一、操作前注意事项

(1)将ON-OFF开关置于ON位置，检查9V电池，如果电池电压不足，或“BAT”将显示在显示器上，这时，则应更换电池;如果没有出现则按以下步骤进行;

(2)测试前，功能开关应放置于所需量程上，同时要注意指针的位置，如下图所示：

(3)同时要特别注意的是，测量过程中，若需要换挡或换插针位置时，必须将两支表笔从测量物体上移开，再进行换挡和换插针位置。

二、电压档的使用与注意事项

1、直流电压的测量，如电池、随身听电源等。

首先将黑表笔插进“com”孔，红表笔插进“VΩ”。把旋钮选到比估计值大的量程(注意：表盘上的数值均为最大量程，“V-”表示直流电压档，“V～”表示交流电压档，“A”是电流档)，接着把表笔接电源或电池两端;保持接触稳定。数值可以直接从显示屏上读取，若显示为“1.”，则表明量程太小，那么就要加大量程后再测量工业电器。如果在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际电源极性相反，此时红表笔接的是负极。

2、交流电压的测量。表笔插孔与直流电压的测量一样，不过应该将旋钮打到交流档“V～”处所需的量程即可。交流电压无正负之分，测量方法跟前面相同。无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。

测电压时，必须把黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔，如下图红色框所示;

若测直流电压，则将指针打到如下图所示直流档位：

若测交流电压，则将指针打到如下图所示交流电压档位：

(1)如果不知道被测电压范围，将功能开关置于大量程并逐渐降低量程(不能在测量中改变量程);

(2)如果显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高的量程;

(3) △!表示不要输入高于万用表要求的电压，显示更高的电压值是可能的，但有损坏内部线路的危险;

(4)当测高压时，应特别注意避免触电;

(5)数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。要注意到避免外界磁场对万用表的影响(比如有大功率用电器件在使用时);

(6)在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分 ，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。

三、电容档的测量与注意事项

电容容量的测量方法：

如下图方框所示，将指针打到电容档(F档)。

在数字万用表的档位左下方有两个孔，上面写的是Cx，把需要测的电容原件插到里面就可以测了，要是有极性的电容要注意正负极。

电容(或电容量，Capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C，国际单位是法拉(F)，表征电容器容纳电荷本领的物理量。

如何判断电容的好坏?

用指针式万用表欧姆档(档位随电容量调节)，先对电容放电，然后两表笔触碰电容两引脚，此时表指针会快速摆动并迅速回到起始位置，反过来再触碰指针会摆到更远位置并快速回头到原来位置。如指针摆动了回不到原来位置那电容就是漏电了(大容量电解电容有轻微漏电是正常的)。如指针不动那就是电容断路了(容量太小如几PF测不出来，我用10K档最小能测到3N3，4N7等容量的小电容)。

测电容是否漏电的方法：

对一千微法以上的电容，可先用R×10Ω档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到R×1kΩ档继续测一会儿，这时指针不应回返，而应停在或十分接近∞处，否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电开关电源的振荡电容)，对其漏电特性要求非常高，只要稍有漏电就不能用，这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量，同样表针应停在∞处而不应回返。

四、电流档的使用与注意事项

1、直流电流的测量。先将黑表笔插入“COM”孔。若测量大于200mA的电流，则要将红表笔插入“10A”插孔并将旋钮打到直流“10A”档;若测量小于200mA的电流，则将红表笔插入“200mA”插孔，将旋钮打到直流200mA以内的合适量程。调整好后，就可以测量了。将万用表串进电路中，保持稳定，即可读数。若显示为“1.”，那么就要加大量程;如果在数值左边出现“-”，则表明电流从黑表笔流进万用表。

交流电流的测量。测量方法与1相同，不过档位应该打到交流档位，电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而直接测电压，哈哈!你的表或电源会在“一缕青烟中上云霄”--报废!

如下图方框所示，万用表电流档分为交流档与直流档两个，当测量电流时，必须将万用表指针打到相应的档位上才能进行测量。

交流档

直流档

在测量电流时，若使用mA档进行测量，须把万用表黑表笔插在COM孔上，把红表笔插在mA档上，如下图方框所示;

若使用10A档进行测量，则黑表笔不变，仍插在COM孔上，而把红表笔拔出插到10A孔上，如下图方框所示。

电流测量注意事项：

(1)如果使用前不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程并逐渐降低量程(不能在测量中改变量程);

(2)如果显示器只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程;

(3)表笔插孔上表示最大输入电流为10A，测量过大的电流将会烧坏保险丝。

五、二极管档的使用与注意事项

将万用表指针打到如下图方框所示二极管档，黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔。此档位除了可测量二极管外，还可用于测量三极管、编码开关、线路是否连通等。

下面以三极管和电位器来进行举例说明

1、三极管的结构：

三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面，也可简单地看做是两个二极管的相接，如下图所示，可有PNP和NPN两种组合。

三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集极(collector, C)

2、三极管的测量测量方法：

将万用表调到二极管档位。这一档显示的是被测二极管两端的电压降。判断三极管的类型和极性时。将表笔接三极管的任意两脚，如果示值在700(单位毫伏)左右，表示是硅三极管。如果显示值在200左右，就是锗三极管。如果没有显示(开路状态显示1)，则需要调换红黑表笔测试。此外还可以判断三极管的类型：红表笔接一脚(基极)，另两脚分别接黑表笔都导通(显示数值)，说明是NPN型三极管。若是黑表笔接一脚(基极)，另两脚分别接红表笔都导通(显示数值)，说明是PNP型三极管。至于发射极和集电极的判断还要用其他方法。

同时，通过电阻档，根据三极管放大倍数和内阻大小，也可判断三极管是NPN型还是PNP型。

3、判断三极管好坏：

将表笔接三极管的任意两脚，如果没有显示(开路状态显示1)或蜂鸣器响，调换红黑表笔再进行测试，结果一样的，则可断定三极管是坏的。

六、电阻档的使用与注意事项

将万用表指针打到如下图方框所示电阻档，黑表笔插于COM孔，红表笔插于V孔，再对被测电阻阻值进行测量。

电阻测量注意事项：

(1)如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”，应选择更高的量程，对于大于1 MΩ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，对于高阻值读数这是正常的;

(2)当无输入时，如开路情况，显示为“1”;

(3)当检查内部线路阻抗时，要保证被测线路所有电源断电，所有电容放电;

(4)200MΩ短路时约有四个字，测量时应从读数中减去，如测l00MΩ电阻时，显示为101.0，第四个字应被减去;

(5)可用电阻档粗略检测电容的好坏，用红表笔接电容器正极，黑表笔接电容器负极，万用表的基准电源将通过基准电阻对电容器充电，正常时万用表显示的充电电压将从一低值开始逐渐升高，直至显示溢出。如果充电开始即显示溢出“1”，说明电容器开路，如果始终显示为固定阻值或“000”，说明电容器漏电或短路;

(6)检查电路通断时，测量时只要没有听到蜂鸣声，即可判断电路不通;

(7)测量小阻值电阻时，应先将两表笔短路，读出表笔连线的自身电阻(一般为0.2～0.3欧)，以对被测阻值作出修正;

(8)电阻档有过电压保护功能，瞬间误测规定范围内的电压不会造成损坏。例如，DT-830型数字式万用表电阻档最大允许输入电压(直流或交流峰值)为250伏，这是误用电阻档测量电压时仪表的安全值，但不可带电(如电池、人体等等)测量电阻，这样会导致万用表电阻精度下降，甚至损坏。

七、hFE档的使用与注意事项

此档位主要是用于测三极管的放大倍数β值，在测量之前，须先确定三极管是PNP型或NPN型，同时确定各脚极性。

万用表使用的其他注意事项：

(1)在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。

(2)在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

数字万用表保养注意事项：

数字万用表是一种精密电子仪表，不要随意更改线路，并注意以下几点：

①不要超量程使用;

②在电池没有装好或后盖没有上紧时，请不要使用万用表;

③只有在测试表笔从万用表移开并切断电源后，才能更换电池和保险丝。电池更换：注意9V电池的使用情况，如果需要更换电池，打开后盖螺丝，用同一型号电池更换，更换保险丝时，请使用相同型号的保险丝;

④万用表使用完毕，应将转换开关置于“OFF”挡。如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。