常用仪器仪表-测量知识.doc

常用仪器仪表1 测量的基本知识1.1 测量仪表的分类测量仪表的分类如下： ●根据被测量的名称（或单位）分类：有电流表、电压表、功率表、兆欧表等；●按作用原理分类：主要有磁电式、电磁式、电动式、感应式等；磁电式?C、 整流式?L、热偶式?E 、电磁式?T、电动式、铁磁电动式?D、感应式?G、静电式?Q●根据仪表的测量方式分类：有直读式仪表和比较式仪表； ●根据仪表所测的电流种类分类：有直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表；●按仪表的准确度等级分类；●根据对磁场防御能力和使用条件分类等等1.2 测量方法测量方法是制获得测量结果的手段或途径，对使用什么仪器，没有限制测量方法可分为：1.直接测量：未知量的测量结果直接由实验数据获得；2.间接测量：未知量的结果由直接测量的量代入公式计算而得到；3.组合测量：未知量与测量量的关系更为复杂，需通过较为复杂的运算、推导而得到其结果采用什么样的测量方法，要根据测量条件，被测量的特性以及对准确度的要求等进行选择，目的是得到合乎要求的、科学可靠的实验结果1.3 电工测量的内容(1)“电磁能”量的测量，如电流、电压、电功率、电场强度，电磁干扰、噪声等的测量；(2)电信号的特性的测量，如波形、保真度( 失真度)、频率(周期) 、相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信／噪比以及逻辑状态等的测量；(3)元件及电路参数的测量，例如电阻、电感、电容、电子器件( 电子管、晶体管、场效应管及集成电路等)的测量、电路 (含电子设备及仪器等)的频率响应、通带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减、增益的测量以及特性曲线(如频率特性曲线、器件的伏安特性曲线) 的测量;(4)数字元件和微机系统的数据流的测量，如数字元件和微机系统的故障诊断和数据流的测量。

2 万用表2.1 基本原理万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头当微小电流通过表头，就会有电流指示但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻下面分别介绍，原理图如 1-11-1 所示1）测直流电流原理如图 1a 所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围2）测直流电压原理如图 1b 所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围图 1-11-1 扩展量程原理图（3）测交流电压原理如图 1c 所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似4）测电阻原理如图 1d 所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程2.2 指针式万用表（1）指针万用表的表盘结构指针万用表（以 105 型为例）的表盘如图 1-11-2 所示。

通过转换开关的旋钮来改变测量项目和测量量程机械调零旋钮用来保持指针在静止处在左零位 “Ω”调零旋钮是用来测量电阻时使指针对准右零位，以保证测量数值准确万用表的测量范围如下：直流电压：分 5 档?0-6V；0-30V；0-150V；0-300V ；0-600V交流电压：分 5 档?0-6V；0-30V；0-150V；0-300V ；0-600V直流电流：分 3 档?0-3mA；0-30mA ；0-300mA电阻：分 5 档?R*1；R*10； R*100；R*1K；R*10K图 1-11-2 105 型表盘结构（2）测量方法①测量电阻：如图 1-11-3 所示先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到 0然后将两根表棒分别接触被测电阻（或电路）两端，读出指针在欧姆刻度线（第一条线）上的读数，再乘以该档标的数字，就是所测电阻的阻值例如用 R*100 挡测量电阻，指针指在 80，则所测得的电阻值为 80*100=8K由于“Ω”刻度线左部读数较密，难于看准，所以测量时应选择适当的欧姆档使指针在刻度线的中部或右部，这样读数比较清楚准确每次换档，都应重新将两根表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。

图 1-11-3 测量电阻接线图②测量直流电压：如图 1-11-4 所示首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的 V 量程，将正表棒接被测电压 “+”端，负表棒接被测量电压“-”端然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC- ”刻度线（第二条线）上的指针所指数字，来读出被测电压的大小如用 V300 伏档测量，可以直接读 0-300 的指示数值如用 V30 伏档测量，只须将刻度线上 300 这个数字去掉一个“0” ，看成是 30，再依次把 200、100 等数字看成是20、10 既可直接读出指针指示数值例如用 V6 伏档测量直流电压，指针指在 15，则所测得电压为 1.5 伏图 1-11-4 测量直流电压接线图③ 测量直流电流：如图 1-11-5 所示先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的 mA 量程，再把万用表串接在电路中，如图所示同时观察标有直流符号“DC”的刻度线，如电流量程选在 3mA 档，这时，应把表面刻度线上 300 的数字，去掉两个“0” ，看成 3，又依次把 200、100 看成是 2、1，这样就可以读出被测电流数值例如用直流 3mA档测量直流电流，指针在 100，则电流为 1mA。

图 1-11-5 测量直流电流接线图④测量交流电压：测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负读数方法与上述的测量直流电压的读法一样，只是数字应看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置3）使用中的注意事项万用表是比较精密的仪器，如果使用不当，不仅造成测量不准确且极易损坏但是，只要我们掌握万用表的使用方法和注意事项，谨慎从事，那么万用表就能经久耐用使用万用表时应注意如下事项：①测量电流与电压不能旋错档位如果误将电阻档或电流档去测电压，就极易烧坏电表万用表不用时，最好将档位旋至交流电压最高档，避免因使用不当而损坏②测量直流电压和直流电流时，注意“+” “-”极性，不要接错如发现指针开反转，既应立即调换表棒，以免损坏指针及表头③如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高档，而后再选用合适的档位来测试，以免表针偏转过度而损坏表头所选用的档位愈靠近被测值，测量的数值就愈准确④测量电阻时，不要用手触及元件的裸体的两端（或两支表棒的金属部分） ，以免人体电阻与被测电阻并联，使测量结果不准确⑤测量电阻时，如将两支表棒短接，调“零欧姆”旋钮至最大，指针仍然达不到 0 点，这种现象通常是由于表内电池电压不足造成的，应换上新电池方能准确测量。

⑥万用表不用时，不要旋在电阻档，因为内有电池，如不小心易使两根表棒相碰短路，不仅耗费电池，严重时甚至会损坏表头2.3 数字式万用表（1）概述数字万用表与模拟表相比，具有更高的精度和更大的输人阻抗，目视距离较远且不易造成误读，尺寸小．能提供数字式的电输出(用于与外部设备接口) 数字电压表的三种主要类型是：面板式、台式和系统式各种数字万用表都采用了某种类型的 A／D 转换器(通常是双斜积分式)，而且具有目视的读出装置来显示转换器 (LED 数码管)的输出它具有小列优越性：①高准确度和高分辨率，数字式电压表的准确度可以达到相当高，这是指针式万用表望尘莫及的目前大量使用的 3 位或 4 位数字式万用表的测量准确度为±0.5%至±0.03% 数字式万用表的分辨率越是很高的这里所说的分辨率，是指最低量程上末位一个字所对应的电压值需要指出的是，分辨立标争议标的灵敏性，而准确度则是反映测量结果与真值一致的程度，两者是不同的概念在实用上，并不是准确度和灵敏度越高越好，这要看被测的具体对象而定，否则也是一种浪费一般来讲，3 位或 4 位数字式万用表已能满足通常测量需要②高输入阻抗，数字万用表的输入阻抗很高，因而在测量过程中对被测电路的影响小，从而能提高测量的准确性。

③测量速率快④过载能力强等特点2）基本工作原理系统式数字电压表，可用在数据采集系统中以提供基本的 A／D 转换功能，只需用数字电压表(DvM) 来和各外部设备接口，即可组成这种数据采集系统图 1-11-6 所示系统式数字万用表的构成方框图图 1-11-6 数字万用表构成方框图图 1-11-6 所示的测量框图，其基本电路是测电压的电路测电流时，让电流通过一精密的低阻的分流电阻器，就可把电流转换成电压；测交流，则把交流转换成直流，即采用整流器和滤波器为了测量电阻，这种数字表采用了一个精密的小电流源．加在被测电阻器的两端，这样产生的直流电压，经转换成数字量后，作为电阻的欧姆数而读出除了测量电压、电流和电阻，数字万用表一般还具有二极管、三极管测试，导通指示器(即当连接电路的电阻)小于几个欧姆时，可发出嘟嘟声，这样，用户无需看表可集中注意力进行电路检查3）使用中的注意事项在测量时，为了使测量精度达到最大，电表测量档最好用比被测电压大但量档最小的档，否则，会使测量精度降低；若电表的测量档比被测电压低，会使电表过荷从而可能损坏电表若不知道被测电压的大概值，最好开始时，用最大档测量4）测量技巧①测喇叭、耳机、动圈式话筒：用 R×1Ω 档，任一表笔接一端，另一表笔点触另一端，正常时会发出清脆响量的“哒”声。

如果不响，则是线圈断了，如果响声小而尖，则是有擦圈问题，也不能用 ②测电容：用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极①、估测微波法级电容容量的大小：可凭经验或参照相同容量的标准电容，根据指针摆动的最大幅度来判定所参照的电容不必耐压值也一样，只要容量相同即可，例如估测一个 100μF/250V 的电容可用一个 100μF/25V 的电容来参照，只要它们指针摆动最大幅度一样，即可断定容量一样②、估测皮法级电容容量大小：要用 R×10kΩ 档，但只能测到 1000pF 以上的电容对 1000pF 或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了③、测电容是否漏电：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 ③在路测二极管、三极管、稳压管好坏：因为在实际电路中，三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大，大都在几百几千欧姆以上，这样，我们就可以用万用表的 R×10Ω 或 R×1Ω 档来在路测量 PN 结的好坏。

在路测量时，用 R×10Ω 档测 PN 结应有较明显的正反向特性（如果正反向电阻相差不太明显，可改用 R×1Ω 档来测） ，一般正向电阻在 R×10Ω 档测时表针应指示在 200Ω 左右，在 R×1Ω 档测时表针应指示在30Ω 左右（根据不同表型可能略有出入） 如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小，都说明这个 PN 结有问题，这个管子也就有问题了这种方法对于维修时特别有效，可以非常快速地找出坏管，甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子比如当你用小阻值档测量某个 PN 结正向电阻过大，如果你把它焊下来用常用的 R×1kΩ 档再测，可能还是正常的，其实这个管子的特性已经变坏了，不能正常工作或不稳定了 ④测电阻：重要的是要选好量程，当指针指示于 1/3～2/3 。