1.1 萬用表的功能及應用

萬用表是一種多功能多量程的便攜式電子測量儀表，具有結構簡單、使用方便、用途多樣、量程范圍廣等優點。它以測量電阻、直流交流電流和電壓為主。有的萬用表還可以用來測量音頻電平、電容量、電感量以及晶體管的主要參數等。

萬用表的種類很多，按其讀數方式可以分為模擬式萬用表和數字式萬用表兩類。

1.1.1 模擬式萬用表的功能及應用

1. 模擬式萬用表的結構特點及功能

（1） 模擬式萬用表的結構特點。模擬式萬用表是采用模擬測量電路通過指針在表盤上擺動的大小來指示被測量的數值，因此，也稱為指針式萬用表。如圖1-1所示為模擬式萬用表，它的最大特點就是由表頭指針指示測量的數值。指針式的表頭，能夠直觀地檢測出電流、電壓等參數的變化過程和變化方向，這是數字表所不及的，也是它深受用戶歡迎的一個方面。

從圖1-1中可看出，模擬萬用表的面板主要由表頭校正器、測量范圍切換開關、電阻調整旋鈕及測量用端子等部分構成。

[1] 表頭校正器：模擬萬用表在待機時，表的指針應指在零的位置。如果不在零位置會引起讀數誤差，這種情況需要進行校正，可用螺絲刀微調萬用表校正器使指針處于零位，此調整又稱零位調整，如圖1-2所示。

[2] 功能/量程切換旋鈕：根據測量的需要（如測量電流、電壓或電阻）以及不同的測量范圍，可通過左右切換旋鈕進行轉換，以選擇合適的功能和量程。

[3] 電阻擋0 ?調整旋鈕：測量電阻時，需先將兩支表筆短接，這時表針應指向0 ?，如果表針不在0 ?的位置，可微調此鈕（電位器），使表針向右擺動指向0 ?，如圖1-3所示。通過歐姆調零后再測得的電阻值才是準確的。

[4] 測量用端子：萬用表有兩支表筆。測量時將其中紅色的表筆插到萬用表的“+”端；黑色的表筆插到萬用表的“*”端，如圖1-4所示。

（2） 模擬式萬用表的功能。模擬式萬用表一般情況下可測量從幾百毫伏至幾百伏甚至幾千伏的直流和交流電壓，其測量準確度直流為±2.5%，交流為±4.0%。

模擬式萬用表各電壓擋的輸入阻抗是不一樣的，其阻值等于相應擋的電壓滿度值 U0 （即量程）和萬用表靈敏度S（?/V）值的乘積，即：

Ri=U0S

因此，萬用表的低量程輸入阻抗較小，而高量程輸入阻抗較大。因為測量電壓時萬用表的輸入端是與被測電路并聯的，其輸入阻抗會起著分流作用，為了盡量減少測量的誤差，通常要求萬用表相應電壓擋級的輸入阻抗應大于被測電路的阻值10倍以上，所以必須選用靈敏度值較大的萬用表來測試電壓。一般要求萬用表的靈敏度不應小于2k?/V。

另外，模擬式萬用表除了能進行交直流電壓、交直流電流以及電阻的測量以外，還能測量低頻交流信號的電壓（以dB表示）。

模擬式萬用表的頻率測量范圍通常為40～1000Hz，如果準確度要求不高，還可以測試高達10kHz的正弦波和非正弦波信號。

由于模擬式萬用表的交流刻度是根據正弦波的有效值來定值的，因此，對方波電壓的指示值偏大些，而對鋸齒波、脈沖波的指示值偏小些。

2. 模擬式萬用表的應用

（1） 模擬萬用表的使用方法。

[1] 先分別將兩支測量表筆的一端，按紅接正（+）、黑接負（-）的要求插到測量端，然后確認一下表針是否指在零位。指針應與刻度盤左側的端線對齊，如果不一致，則要進行零位調整，這也叫做對表的機械調零。

[2] 模擬萬用表在進行電流和電壓測量之前要先估計一下被測電流和電壓的范圍，并將萬用表設在較大的擋位上（最大量程），避免過大的電流將萬用表燒壞。

[3] 在使用模擬式萬用表進行電壓的測量時，要考慮到模擬式萬用表內阻的影響。例如測量電壓時要將表筆并聯接到被測電路上，這時模擬式萬用表內的電路上也有電流流過，這會對測量值有一定影響。即使測量同一點的電壓使用不同的擋位，模擬式萬用表的內阻不同，影響的程度也不同。

（2） 使用模擬式萬用表的注意事項。

[1] 在使用萬用表之前，應先進行調零校正，即在沒有被測電量時，使萬用表指針指在零電壓或零電流的位置上。

[2] 在使用萬用表過程中，不能用手去接觸表筆的金屬部分，這樣一方面可以保證測量的準確，另一方面也可以保證人身安全。

[3] 在測量某一電量時，不能在測量的同時換擋，尤其是測量高電壓或大電流時，更應注意。否則，可能會使萬用表損壞。如需換擋，應先斷開表筆，換擋后再去測量。

[4] 萬用表在使用時，必須水平放置，以免造成誤差。同時，還要注意到避免外界磁場對萬用表的影響。

[5] 萬用表使用完畢，應將切換旋鈕置于交流電壓的最大擋。如果長期不使用，還應將萬用表內部的電池取出來，以免電池腐蝕表內其他器件。

（3） 模擬式萬用表的應用實例。

[1] 使用模擬式萬用表測量交直流電流。在使用萬用表測量直流電流的時候，萬用表起到安培表的作用，測量時必須斷開電路將萬用表串接在電路中，電路接通后電流經萬用表再經過負載。由于萬用表本身電阻很小，所以在測量過程中只允許正常電流流過。如果所測電流超過萬用表的允許值，會有一個很大的電流通過萬用表，從而造成萬用表損壞。

如圖1-5所示為使用模擬式萬用表測量直流電流的連接方式，根據實際電路選擇合適的直流電流測量量程，將萬用表的紅表筆接電路正極，萬用表黑表筆接電路負極。否則模擬式萬用表表針反向擺動，若擺動過大會出現表針損壞的情況。如果測量的直流電流大于指針式萬用表的最大量程，應使用特殊輸入插口，即15A插口。

使用萬用表檢測交流電流的時候與檢測直流電流的方法相同，只是表筆串聯到被測電路中時，不用再區分正負極，即萬用表的紅黑表筆可以隨意串聯到電路中。

在使用萬用表測量交流電流的時候，應注意萬用表的測量量程，因為有些模擬式萬用表沒有測量交流電流的擋位。

測量交流電流的時候，尤其是220V高壓電路，再使用串聯萬用表的方式有可能危險，因此可以使用鉗形萬用表測量交流電流。當檢測整機總電流的時候，如果沒有鉗形萬用表可以用模擬式萬用表在不剪斷電路的情況下利用開關進行檢測，如圖1-6所示。

[2] 使用模擬式萬用表測量交直流電壓。在使用萬用表測量直流電壓的時候，萬用表起到伏特計的作用，測量時必須并聯接入電路，或者與負載、電源交叉連接。萬用表作為伏特計使用時，它有很大的內阻，只允許很少一點電流通過萬用表電路。如果把作為伏特計的萬用表串聯到電路中，它所具有的電阻值將減小電路中的電流，所測的電壓值相當于開路電壓值。

如圖1-7所示為使用模擬式萬用表測量直流電壓的連接方式，根據實際電路選擇合適的直流電壓測量量程，將萬用表的正極（紅表筆）接負載（或電源）的正極，萬用表負極（黑表筆）接負載（或電源）的負極。否則指針式萬用表表針反向擺動，若擺動過大會出現表針損壞的情況。

使用萬用表檢測交流電壓的時候與檢測直流電壓的方法相同，只是使用萬用表測量交流電壓的時候，當表筆并聯到被測電路中時，也不用再區分正負極。電源變壓器抽頭電壓的測量、顯示器燈絲電壓的檢查及交流220V電壓的檢查，都屬于交流電壓的測量范圍，這種情況應將測量范圍開關旋至AC擋。如圖1-8所示為用模擬式萬用表測量市電交流220V電壓的方法。這種情況要注意防觸電問題。

[3] 使用模擬式萬用表測量二極管的正反向阻抗。用萬用表測量半導體器件一般只能根據其測量阻抗大小來判斷其好壞，并不能測量出其具體參數。下面我們以測量二極管為例簡單介紹一下用模擬式萬用表測量半導體器件的方法。

使用萬用表測量二極管時，功能開關旋至歐姆擋（R×1k），在測量前先進行歐姆調零。圖1-9所示為使用萬用表對二極管的正、反向阻抗進行比較測量，從而判斷二極管的好壞。黑表筆接二極管正極引腳，紅表筆接二極管負極引腳，測得正向阻值在正常情況下約為幾千歐；紅表筆接二極管正極引腳，黑表筆接二極管負極引腳，測得反向阻值在正常情況下應為無窮大。此種方法中，紅表筆內接萬用表電池負極（-），黑表筆內接萬用表電池正極（+）。

[4] 使用模擬式萬用表測量低頻輸出電壓。測量低頻信號放大器輸出的電壓時，可以使用圖1-10所示的方法。將萬用表測量范圍開關旋至交流電壓位置（AC V），表刻度上的AC 10V對應的是+22dB，交流AC 1.5V對應刻度盤的+5dB（0dB=0.775V）。

如果測量范圍超過+22dB，表針會超過滿刻度。此時與測量交流電壓值一樣，調大測量范圍，再根據計算表求出dB值。

1.1.2 數字式萬用表的功能及應用

1. 數字式萬用表的結構特點及功能

（1） 數字式萬用表的結構特點。數字式萬用表是采用集成運算放大器、衰減電路、模/數轉換器和液晶顯示器，將被測量的數值直接以數字形式顯示出來的一種電子測量儀表。如圖1-11所示為常見的數字式萬用表外形。

由圖可知，數字式萬用表主要是由液晶顯示屏、電源開關、鎖定開關、切換開關、功能開關、測量輸入端、表筆等部分組成。

[1] 液晶顯示屏：用來顯示當前測量狀態和最終測量數值，例如，當前選擇的量程為交流“200mV”，那么在其右上角顯示“AC”字符，表示的是待測電路為交流電路，液晶屏下部（小數點的下方）顯示的“200”和顯示屏的右部顯示的“mV”表示的是當前的量程為“200mV”，中間較大的數字即為測量的最終讀數。

[2] 電源開關：在其上方標識有“POWER”字符，打開或關閉數字萬用表；

[3] 鎖定開關：在其上方標識有“HOLD”字符，按下此鍵，儀表當前所測數值就會保持在液晶屏上，并出現“□H”符號，直到再次按下，“□H”符號消失，退出保持狀態；

[4] AC/DC切換開關：在其上方標識有“DC/AC”字符，當此按鈕為按下狀態時，液晶屏左上角會顯示“AC”字符，這時可以用于交流電路的測量。當按鈕為彈起狀態時，液晶屏左上角“AC”消失，此時表示萬用表進入直流測量狀態，可以用于直流電路的測量。

[5] 功能開關：功能開關位于操作面板的主體位置，跟模擬萬用表的功能開關一樣，在它的四周有量程刻度盤，測量功能包括：電壓、電流、電阻、電容、電感、二極管、三極管、溫度及頻率等，如圖1-12所示。測量時，僅需要旋動中間的功能開關，使其指示到相應的擋位及量程刻度，即可進入相應的狀態，當前狀態在液晶屏上也會有顯示。例如，要測量物體的溫度，就需要把功能開關置于“TEMP”處，即可進入溫度測量狀態。

如果是自動量程式數字萬用表，在功能開關的四周只有測量功能的選擇，沒有具體的測量量程，如圖1-13所示。測量時，這類萬用表可以根據測量的結果自動調整量程范圍，顯示出最佳的測量結果。

[6] 電容/電感測量輸入端：在操作面板的左側有兩個長條形的插孔，旁邊標識有“CX LX”字符，表示為電容器或電感器插座。有這樣插座的數字萬用表可以測量電容器和電感器，有些電容器是有極性的，所以在條形孔的旁邊標有“+”“-”，檢測時，僅需把待測有極性的電子元件引線端插入相應的插孔即可。

[7] 三極管測量輸入端：如上圖1-12所示，在操作面板的右上有一小圓略低于面板，由8個小孔圍成一個圓形分布于其中，每個孔旁都標有一個字符，這就是測量三極管的輸入端。它們分為2組，左半圓由左邊4個小孔組成，這4個小孔旁邊分別標識有“E”、“B”、“C”、“E”，表示的是發射極、基極、集電極、發射極。可以發現有兩個發射極插孔，在測量時，根據方便，選擇其中一個與其他兩個孔一起測量三極管的三根引線，在其下標識有“PNP”，表示測量的為PNP型三極管；與其相對的右半圓是由另外4個小孔組成的，與上面4個的標識用法一樣，所不同的是在其下方標識有“NPN”，表示這4個小孔是用來測量NPN型三極管。

[8] 表筆插孔：通常數字式萬用表的操作面板下面有4個插孔，分別標識為“20A”、“mA”、“COM”、“V?Hz”，它們是用來與萬用表表筆相連的表筆插孔，如圖1-14所示。

與模擬萬用表相比，數字式萬用表有如下特點：

● 數字顯示，直觀準確，無視覺誤差，并具有極性自動顯示功能；

● 測量精度和分辨率都很高；

● 輸入阻抗高，對被測電路影響小；

● 電路的集成度高，便于組裝和維修，使數字萬用表的使用更為可靠和耐久；

● 保護功能齊全，有過壓、過流、過載保護和超輸入顯示功能；

● 功耗低，抗干擾能力強，在磁場環境下能正常工作。

此外，為了解決數字顯示方式以便于反映被測電量連續變化的過程和變化的趨勢問題，近年來許多數字萬用表設置了帶模擬式圖形的雙顯示或多重顯示模式。這類萬用表更好的結合了數字萬用表和模擬式萬用表的顯示優點，使得數字萬用表的使用測量更加方便。并具有顯示清晰直觀，讀數準確，準確度高，測試功能強，測量范圍寬，測量速率快，輸入阻抗高，微功耗等特點。

智能數字萬用表帶微處理器與標準接口，可與計算機和打印機連接，進行數據處理或自動打印，構成完整的測試系統，如圖1-15所示。

（2） 數字式萬用表的功能。對于數字式萬用表來說，它不僅能直觀地顯示出電壓、電流、電阻等數值，還能檢測二極管三極管放大倍數、電容、頻率、溫度等數值。有些萬用表還增加了更先進的功能，如電平或增益值測量，最大、最小值記錄保持功能等。

目前，許多數字式萬用表還添加了標志符顯示功能，包括單位符號，例如：nV、μV、mV、V、A、μA、mA、A、m?、?、k?、M?、Hz、kHz、MHz、PF、nF、μF、μH、mH、H；測量項目符號，例如：AC、DC、LO?、LOGIC、MEM；特殊符號，例如：電壓控制符號、讀取保持符號HOLD或H、自動量程符號ATUO、10倍乘符號×10等。有些數字式萬用表還在LCD液晶顯示屏的小數點下面設置了量程標志符，例如小數點下邊顯示為200時，表明所對應的量程為200的數值。

2. 數字式萬用表的應用

（1） 數字式萬用表的使用方法。數字式和指針式萬用表的使用方法幾乎相同，不過有些細微的差別，比如：指針式萬用表在使用前，首先需要確認表針是否指在零位，表針應與刻度盤左側的端線對齊，如果不一致則要進行零位調整，而數字式萬用表則不用。數字式萬用表的測量結果顯示清晰、直觀，讀取準確，既保證了讀數的客觀性，又符合人們的讀數習慣。

（2） 數字式萬用表使用的注意事項。

[1] 由于數字萬用表屬于多功能精密電子測量儀表，因此，在使用之前，應仔細閱讀數字萬用表的說明書。熟悉電源電路開關、功能及量程轉換開關、功能鍵（如讀數保持鍵、交流/直流切換鍵、存儲鍵等）、輸入插口以及專用插口（如晶體管插口hFE、電容器插口CAP等）、儀表附件（如測溫探頭、高壓探頭、高頻探頭等）的作用。

[2] 注意數字萬用表的極限參數。掌握出現過載顯示、極限顯示、低電壓指示以及其他聲光報警的特征。例如在測量過程中，如果LCD液晶顯示屏的最高位顯示數字為“1”，而其他位消隱，說明當前數字萬用表已過載，應及時選擇更高的量程再測量。

[3] 在剛開始測量時，數字萬用表可能會出現跳數現象，應等到LCD液晶顯示屏上所顯示的數值穩定后再讀數。這樣才能確保讀數的正確。

[4] 測量電壓時，數字萬用表與被測電流并聯。由于數字萬用表具有自動轉換并顯示極性的功能，因此，在測量直流電壓時不必考慮表筆的接法。測量電流時，數字萬用表與被測電流串聯，同樣不必考慮表筆的接法，但是當被測電流源內阻很低時，應盡量選擇較高的電流量程，以減少分流電阻上的壓降，提高測量的準確度。

[5] 測量電阻、檢測二極管和檢查線路通斷時，紅表筆應接V/?插孔（或mA/V/?插孔）。此時，紅表筆帶正電，黑表筆接COM插孔而帶負電。這與模擬式萬用表的電阻擋正好相反。因此，在檢測二極管、發光二極管、晶體管、電解電容器、穩壓管等有極性的元器件時，必須注意表筆的極性。

[6] 使用鉗形表測量交流信號時。必須用鉗口套入1根電源線，如圖1-16所示，否則不能測量出正確的值。

[7] 在測量高壓時要注意安全，當被測電壓超過幾百伏時應選擇單手操作測量，即先將黑表筆固定在被測電路的公共端，再用一只手持紅表筆去接觸測試點。

[8] 當被測電壓在1000V以上時，必須使用高壓探頭（高壓探頭分直流和交流兩種）。普通表筆及引線的絕緣性能較差，不能承受1000V以上的電壓。

[9] 禁止在測量高壓（1000V以上）或大電流（0.5A以上）時撥動量程開關，以免產生電弧將轉換開關的觸點燒毀。

（3） 數字式萬用表的應用。

[1] 使用數字式萬用表測電阻。數字式萬用表測量電阻的方法與模擬式萬用表相同。先將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入V?插孔（注意：紅表筆極性為“+”）。將功能開關置于所需量程上，將測試筆跨接在被測電阻上。需要注意的是，如果被測電阻超過所用量程，則會在最高為顯示“1”須換用高擋量程。當被測電阻在1M?以上時，須數秒后方能穩定讀數，對于高電阻測量這是正常的。檢測在線電阻時，須確認被測電路已關去電源，同時電容已放電完畢，方能進行測量。

[2] 使用數字式萬用表測交直流電流。使用數字式萬用測量交直流電流時也與模擬式萬用表相同，需將萬用表串入被測電路中。若檢測220V市電電路中的交流電流，采用斷開電路串聯萬用表的方法需要注意人身安全。為了避免不必要的危險，最好使用鉗形萬用表進行測量。鉗形數字萬用表比普通數字萬用表多了一個鉗形頭，是用來專門測量交流電流的。如圖1-16所示。

[3] 使用數字式萬用表測交直流電壓。數字式萬用表測交直流電壓也非常簡單，將黑色表筆插入COM插孔，紅色表筆插入V?插孔。

測直流電壓時將功能開關置于DCV量程范圍，測交流電壓將功能開關置于ACV量程范圍，并將測試筆并接在被測量負載或信號源上。在顯示電壓讀數時，同時會指示出紅表筆的極性。其測量方法如圖1-17所示。

另外，在測量電壓時，尤其是測量交流電壓時，如果需要測量電路中的某一特定點或公共參考點的電壓時，可先將萬用表的負極（黑表筆）與接地電路或是公共參照點相連，然后將萬用表的正極（紅表筆）與電路中需要測量的特定點相連，如圖1-18所示。

[4] 使用數字式萬用表測電容和損失系數：

● 將功能開關置于被測電容大約的范圍，如果電容是未知的可先置于200pF擋；

● LC?/D切換開關置于LC?位置；

● 接通電源開關（ON位置）；

● 用螺絲刀調整零位開關使LCD顯示為0（有些數字萬用表沒有調零鈕，接通電源即可）；

● 將被測電容插入檢測端，有極性的電容要注意極性與插口相吻合；

● 讀取顯示數值；

● 在測量損失系數時，LC?/D切換開關置于D位置，然后從LCD顯示屏上讀數。

[5] 使用數字式萬用表測電感和損失系數：

● 將功能開關置于電感的大約范圍，如果電感是未知的，可將開關選在200 μH的量程上；

● 將LC?/D開關置于LC?位置；

● 將電源接通（ON位置）；

● 將兩表筆短路，看LCD顯示是否為0，如不為0則用螺絲刀微調零位調整開關；

● 將被測電感插入檢測插口；

● LCD顯示屏上會顯示出電感的數值；

● 測量損失系數時，再將LC?/D開關轉到D位置即可從顯示屏上讀數。

（4） 數字萬用表的擴展功能。數字式萬用表VC9805A+可以測量頻率、溫度、二極管以及對電路通斷的測試，擴展功能如下。

[1] 電容、電感的測量：

● 將功能開關置于被測電容大約的范圍，如果電容是未知的可先置于200 μF擋；

● 接通電源開關；

● 將被測電容插入檢測端，有極性的電容要注意極性與插口相吻合；

● 讀取數值。

[2] 頻率的測量。頻率測量只有一個擋位，所以測量時一定要確保待測目標在其量程范圍之內，以免損壞儀表，其測量過程和電流電壓的測量方法基本一致。

● 將黑表筆插入接地端“COM”，紅表筆插入測量頻率端“V/?/Hz”；

● 功能開關置于頻率測量擋“200kHz”上；

● 接通電源；

● 將表筆跨接在信號源或被測負載上；

● 讀取數值。

[3] 溫度的測量：● 將熱電偶傳感器的冷端（自由端）的負極（黑色插頭）插入“mA”插孔中，正極（紅色插頭）插入“V/?/Hz”插孔；

● 將功能開關置于“℃”或“℉”量程上；

● 接通電源；

● 將熱電偶的工作端（測溫端）置于待測物體上面或內部；

● 讀取數值。

[4] 二極管通斷的判斷以及電路的測量。在數字式萬用表VC9805A+中“ ”功能擋除了能夠測量二極管外，還可以用來測試電路的通斷，具體步驟如下：

● 黑表筆插入“COM”孔，紅表筆插入“V/?/Hz”孔；

● 將功能開關置于“”擋；

● 如果將表筆連接到待測二極管（這時測量的是二極管的壓降），紅表筆接二極管的正極，黑表筆接另一端，這時液晶屏上的讀數為二極管正向壓降的近似值。

● 如果要測量電路的通斷，只需將表筆接電路中的兩點，如果內置蜂鳴器發出“嘀嘀”聲，表明當前電路為通路或者是兩點之間的阻值小于70±20 ?，反之表示的是斷路。