万用表的结构和工作原理.ppt

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1、万用表的结构及其工作原理一、万用表的结构万用表主要由磁电系表头、转换开关和测量线路组成。1表头表头是万用表的关键部件，万用表的许多性能都是由表头决定的，表头的作用用以指示被测量的数值。万用表的表头都是采用高灵敏度的磁电系测量机构，表头的满偏电流常为几十微安，满偏电流越小，灵敏度越高，测量电压时仪表的内阻就越大。一般的万用表，直流电压档内阻（即万用表测量每伏电压所具有的内阻）可达20KΩ∽100KΩ/V，交流电压档内阻一般要低一些。2转换开关万用表中的转换开关是重要部件，它的作用是选择测量线路、改变测量范围。3测量线路测量线路作用是用来把各种被

2、测量转换到适合表头测量的直流的微小电流。测量线路中使用的电阻元件主要是线绕电阻和金属膜（早期的万用表用碳膜，如本次修的MF30）电阻。低阻值电阻用锰铜材料制成线绕电阻，较高阻值用金属膜电阻。线路中的可调电阻一般都采用线绕电位器。由于万用表的测量对象多，测量量程范围宽，所以要比普通仪表的测量线路复杂，但其测量原理与普通仪表仍是一致的。例如：测量电流依靠分流电阻扩大量程；测量电压采用分压电阻扩大量程等。二、万用表的工作原理2.1表头2.1.1表头参数的测定万用表表头满偏时允许通过的电流，用Ig表示，表头内阻用Rg表示，其等效电路如图1所示。图1表

3、头等效电路图2测表头满偏电流和内阻（一）测Ig1）将直流恒流源置于2mA档，并将输出细调调到最小，然后按图2所示接好电路图，R为十进制可调电阻箱，注意极性！2）开关S断开，慢慢调节输出细调旋钮，观察表头指针偏转，直到满偏，记下恒流源的输出电流，即为Ig（约46）（二）测Rg：采用半偏法在图2中，保持电流源输出电流不变，闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使表头的指针指在1/2满偏位置2.2表头扩程为基本表做法:先将原表头的灵敏度扩展成最接近的简单的整数2.3指针式万用表最基本的的工作原理指针式万用表最基本的的工作原理如图所示2.3.1直流电流测量

4、线路设计计算开路个别转换式分流电路闭路抽头转换式分流电阻在工艺上，为了便于调整，修理和成批生产，大多采用整KΩ值，表头上再串联一只可变线绕电阻，这样一来，当表头参数有所变动时，可得到补偿。2.3.2直流电压测量线路设计用串联电阻扩大电压量限的基本原理直流电压灵敏度:电压表测每伏直流电压所需要的阻值，叫做“直流电压灵敏度”，它在数值上等于该表电流灵敏度的倒数，即直流电压灵敏度＝1/例如电流表的灵敏度为100μA，用它构成电压表，其直流电压灵敏直流电压灵敏度越高，流径表的电流越小，测量结果越准。2.3.3交流电压测量线路设计整流电路2.3.4欧姆

5、档测量线路的设计一般设计原理图欧姆中心值概念欧姆调零二、万用表的工作原理总电路图1.MF30直流电压、电流测量电路⑴测量直流电流原理电路图可以简化为右图所示总灵敏度调节⑵计算各档分流阻值其中为I=50μA时闭路分流电阻的总和，即则同理根据MF30所给参数，可算出I=50mA时所以对应I1=500mA时的分流电阻I2=50mA时的分流电阻I3=5mA时的分流电阻I4=0.5mA时的分流电阻所以根据KCL及并联特点可得式⑶测量直流电压原理电路分压电阻计算2.欧姆表流过被测电阻的电流当=0时，电流表偏转最大，为使不同档的电阻在短路时都能满偏，RW3

6、调零电位器，称为欧姆调零当=R时，电流表偏转为满偏时的一半，此时R值称为欧姆中心值。⑴欧姆电路图及工作原理由欧姆表的刻度特性可知，欧姆标尺的有效使用范围一般只在范围内，超出这个范围就会引起很大的误差。所以，一个量程并不能满足所有范围电阻测量的需要。为了测量不同大小的电阻，并且又能够共用一条标尺，万用表的测量线路都是做成多量程的，根据欧姆中心值可以按十进制扩大其量限。例如R×1的欧姆中心值为24Ω，那么其他各档的欧姆中心值就取240Ω，2400Ω…，从而构成R×1（标准档）、×10、×100、×1K、×10K等多倍率档的欧姆表。在测量时，只需将

7、欧姆表的读数乘以所选用的倍率就可得到被测量电阻值。~10倍欧姆中心值的刻度⑵欧姆表量程的扩大程扩大方法改变分流电阻值：提高电池电压：保持电池电压不变，通过量程转换开关S的切换，改变与表头并联的分流阻，即低阻档用小的分流电阻，高阻档必用大的分流电阻，这样，当开关位于高阻档时，虽然被测量电阻增大，整个电路电流减少，但通过表头的电流依然大，保证了表头应有的灵敏度。同时，相同的指针数所表示的被测电阻值也扩大了，因为欧姆表的中心阻值等于它的总内阻各档的串联电阻应选择得使仪表在各档时的总内阻相应各档的欧姆中心值相等。电位器RP作欧姆调零用，一般万用表的电

8、阻档都采用这种办法来扩大量程。提高电池电压可以提高表头的电流，从而使电阻量程得到扩大为了得到较高的电压，万用表中通常采用积层电池。⑶万用表欧姆档的正确使用使用万用表