萬(wàn)用表(英語(yǔ):multimeter),是一種多用途電子測(cè)量?jī)x器,主要用于物理、電氣、電子等測(cè)量領(lǐng)域,一般包含電流表(安培計(jì))、電壓表(伏特計(jì))、電阻表(歐姆計(jì))等功能,也稱(chēng)為萬(wàn)用計(jì)、多用計(jì)、多用電表、萬(wàn)用電表、萬(wàn)用表或三用電表。
指針萬(wàn)用表在英文中又稱(chēng) VOM (Volt-Ohm meter,伏特-歐姆計(jì)),但此名稱(chēng)通常并不用于數(shù)字萬(wàn)用表。
萬(wàn)用表有用于基本故障診斷的便攜式裝置,也有放置在工廠或?qū)嶒?yàn)室工作臺(tái)的桌上型裝置。
有的電表分辨率可以達(dá)到七、八位數(shù);這樣的設(shè)備,則常出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室,用作電壓或電阻的基準(zhǔn),或用來(lái)調(diào)校多功能標(biāo)準(zhǔn)器的性能。
萬(wàn)用表基本測(cè)量功能
電流、電壓和電阻的測(cè)量,一般被視為萬(wàn)用計(jì)的基本功能。早期萬(wàn)用表制造廠商 AVO 的品牌,就是該設(shè)備能夠測(cè)量的這三種度量單位的名稱(chēng)的縮寫(xiě):安培 (Ampere)、伏特 (Volt)、歐姆 (Ohm)。
一般萬(wàn)用表都具有基本測(cè)量功能有:
直流電壓 (DCV)
直流電流 (DCmA, DCA)
交流電壓 (ACV)
電阻 (Ω, KΩ, MΩ)
交流電流 (ACmA, ACA) 并非所有的萬(wàn)用表都有,尤其是低檔次的萬(wàn)用表。
萬(wàn)用表種類(lèi)
萬(wàn)用表有指針和數(shù)字兩種。指針萬(wàn)用表,使用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)指針的表盤(pán),此表頭與經(jīng)典的檢流計(jì)相同;數(shù)字萬(wàn)用表的顯示則采用LCD、真空熒光顯示器(VFD)、LED、OLED等,此外,早期也有用數(shù)字管的。
指針萬(wàn)用表在新品與二手市場(chǎng)上均不難找到。但因?yàn)檎{(diào)零和從儀表面板上準(zhǔn)確的讀數(shù)都容易產(chǎn)生偏差,與刻度難以細(xì)分的限制,在精確度與分辨率上都比不上數(shù)字電表。且數(shù)字電表電壓檔具有高輸入阻抗,又可立即讀出數(shù)字,指針電表除非直接指在有標(biāo)示數(shù)值的大刻度上,否則須觀察所指小刻度并計(jì)數(shù)與鄰近大測(cè)度的關(guān)系,才能讀出確實(shí)數(shù)值。但在某些情況下,如表頭的反應(yīng)速度、易于迅速得知概略數(shù)值、或?qū)μ鴦?dòng)數(shù)值的反應(yīng)等方面,仍具某些優(yōu)勢(shì),且內(nèi)部電路簡(jiǎn)單,易于學(xué)習(xí)測(cè)量電路原理,因此,部分某些場(chǎng)合或情況仍有使用。此外,一些數(shù)字電表具有反應(yīng)較數(shù)字變化快的條狀顯示,仿效指針的效果,以利迅速掌握數(shù)值的變化。
為了提高指針萬(wàn)用表電壓檔的輸入阻抗,減少對(duì)待測(cè)電路的影響,有的高檔指針萬(wàn)用表會(huì)使用真空管來(lái)放大輸入的信號(hào),這種設(shè)計(jì)的萬(wàn)用表也被稱(chēng)為真空管伏特計(jì)(VTVM,Vacuum Tube Volt Meters)或真空管萬(wàn)用表(VTMM,Vacuum Tube Multimeters)。如使用FET來(lái)放大輸入的信號(hào),則是 FETVM。
數(shù)字萬(wàn)用表以數(shù)字化電表為主,并被專(zhuān)稱(chēng)為數(shù)字萬(wàn)用表(DMM,Digital MultiMeter)。在這種設(shè)備中,被測(cè)量信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓并被數(shù)字的前置放大器放大,然后由數(shù)字顯示屏直接顯示該值;這樣就避免了在讀數(shù)時(shí)視差帶來(lái)的偏差。
同樣,更好的電路系統(tǒng)和電子技術(shù),也提高了測(cè)量精度。一般指針儀表的基本精度(直流電壓檔)在2%到5%之間,常見(jiàn)的基本精度在3~4%。數(shù)字便攜數(shù)字萬(wàn)用表常見(jiàn)的可攜型基本精度在0.5%~1%,高級(jí)機(jī)型則可以達(dá)到±0.025%,而工作臺(tái)設(shè)備更高達(dá)百萬(wàn)分之一的精度。
上海第四儀表廠 60年代萬(wàn)用表
萬(wàn)用表進(jìn)階功能
指針電表可透過(guò)不同的刻度,必要時(shí)配合其他輔助設(shè)備,可達(dá)到其他功能。數(shù)字電表則可利用各式控制電路到小型嵌入式計(jì)算機(jī)等集成電路以提供更多的功能。
常見(jiàn)的增強(qiáng)測(cè)量功能的度量與單位,以及附加功能包括:
電容(法拉)
電感(亨利)
電導(dǎo)(西門(mén)子)
溫度(攝氏度)
頻率(赫茲)
dB 測(cè)量 (通常為 dBm,0dBm 是 600Ω 上的功率為 1mW 時(shí)的電壓値)
NPN 或 PNP 晶體管的電流放大率 (hFE,或β)
限制電流的半導(dǎo)體結(jié)電壓降測(cè)量,可測(cè)量二極管,也可用來(lái)確定晶體管的類(lèi)型
導(dǎo)通檢測(cè),并在電路為短路(電阻低于某數(shù)值)時(shí)發(fā)聲報(bào)告
負(fù)載比,Duty cycle(百分率)
測(cè)量量的圖形化顯示,比如柱狀圖;可以使是否通過(guò)(go/no-go)測(cè)量更容易
低頻示波器
自動(dòng)電路測(cè)試,包括自動(dòng)的定時(shí)、延時(shí)信號(hào)等
簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)探測(cè)功能,比如記錄指定時(shí)期的最大、最小讀數(shù),或按照固定間隔獲取一定量的樣本讀數(shù)
取樣并保持,可以鎖定最后一次的讀數(shù),供在設(shè)備從測(cè)試電路上拿開(kāi)之后讀取
自動(dòng)轉(zhuǎn)換測(cè)試量程,測(cè)量時(shí)儀表自動(dòng)選擇合適的測(cè)量量程,保護(hù)儀表不被損壞
LI (Load Current)、LV (Load Voltage): 指針萬(wàn)用表在電阻檔測(cè)量時(shí),可由其他刻度同時(shí)讀出 LI、LV。LV 的用途例如可測(cè)量二極管順向電壓。
數(shù)字萬(wàn)用表通常有電路或者軟件可以保證準(zhǔn)確的測(cè)量任何頻率的交流電壓。這類(lèi)萬(wàn)用表使用均方根方法合并輸入信號(hào),這樣即使輸入信號(hào)不是一個(gè)理想的正弦波,也能正確的讀取到真正的電壓值。
有些數(shù)字萬(wàn)用表可以通過(guò)紅外線、RS-232、IEEE-488設(shè)備總線、或USB等與個(gè)人電腦/個(gè)人計(jì)算機(jī)相連。通過(guò)這些方式,計(jì)算機(jī)可以在測(cè)量時(shí)記錄讀數(shù),或者從設(shè)備把一組結(jié)果上傳到計(jì)算機(jī)中。
現(xiàn)代設(shè)備和系統(tǒng)變得越來(lái)復(fù)雜,萬(wàn)用表在技師工具箱中也逐漸不再是通用的唯一工具;更復(fù)雜和專(zhuān)業(yè)化的設(shè)備正在取代它。例如,原來(lái)在測(cè)量天線時(shí),工作人員可能是使用歐姆計(jì)測(cè)量它的電阻;而現(xiàn)代技術(shù)人員則可能使用手持分析儀測(cè)試幾個(gè)參數(shù),以此來(lái)確定天線電纜的完整性。
萬(wàn)用表結(jié)構(gòu)組成
萬(wàn)用表由表頭、測(cè)量電路及選擇開(kāi)關(guān)等三個(gè)主要部分組成。
萬(wàn)用表表頭
表頭(指針式)
指針式萬(wàn)用表的表頭是一只高靈敏度的磁電式靈敏電流計(jì),萬(wàn)用表的主要性能指標(biāo)基本上取決于表頭的性能。表頭的靈敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時(shí)流過(guò)表頭的直流電流值,這個(gè)值越小,表頭的靈敏度愈高。測(cè)電壓時(shí)的內(nèi)阻越大,其性能就越好。
表頭上的表盤(pán)印有多種符號(hào),刻度線和數(shù)值。符號(hào)A一V一Ω表示這只電表是可以測(cè)量電流、電壓和電阻的多用表。表盤(pán)上印有多條刻度線,其中右端標(biāo)有“Ω”的是電阻刻度線,其右端為零,左端為∞,刻度值分布是不均勻的。符號(hào)“-”或“DC”表示直流,“~”或“AC”表示交流,“~”表示交流和直流共用的刻度線??潭染€下的幾行數(shù)字是與選擇開(kāi)關(guān)的不同檔位相對(duì)應(yīng)的刻度值。
表頭上還設(shè)有機(jī)械零位調(diào)整旋鈕,用以校正指針在左端零位。
表頭(數(shù)字式)
數(shù)字萬(wàn)用表的表頭一般由一只A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換芯片+外圍元件+液晶顯示器組成,萬(wàn)用表的精度受表頭的影響,萬(wàn)用表由于A/D芯片轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)字,一般也稱(chēng)為3 1/2位數(shù)字萬(wàn)用表,4 1/2位數(shù)字萬(wàn)用表等等。最常用的芯片是ICL7106(3位半LCD手動(dòng)量程經(jīng)典芯片,后續(xù)版本為7106A,7106B,7206,7240等等),ICL7129(4位半LCD手動(dòng)量程經(jīng)典芯片),ICL7107(3位半LED手動(dòng)量程經(jīng)典芯片)。
選擇開(kāi)關(guān)
萬(wàn)用表的選擇開(kāi)關(guān)是一個(gè)多檔位的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān),一般是一個(gè)圓形撥盤(pán),用來(lái)選擇測(cè)量項(xiàng)目和量程。一般的萬(wàn)用表測(cè)量項(xiàng)目包括:“mA”;直流電流、“V(-)":直流電壓、“V(~)”:交流電壓、“Ω”:電阻。每個(gè)測(cè)量項(xiàng)目又劃分為幾個(gè)不同的量程以供選擇。
表筆和表筆插孔
表筆分為紅、黑二只。使用時(shí)應(yīng)將紅色表筆插入標(biāo)有“+”、“V”、“A”號(hào)的插孔,黑色表筆插入標(biāo)有“-”或“COM”號(hào)的插孔。
測(cè)量線路
測(cè)量線路是用來(lái)把各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換到適合表頭測(cè)量的微小直流電流的電路,它由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成 它能將各種不同的被測(cè)量(如電流、電壓、電阻等)、不同的量程,經(jīng)過(guò)一系列的處理(如整流、分流、分壓等)統(tǒng)一變成一定量限的微小直流電流送入表頭進(jìn)行測(cè)量。
萬(wàn)用表制造商
AVO (最早制造萬(wàn)用表的英國(guó)品牌,現(xiàn)該品牌由 Megger 公司持有)
Simpson
MASTECH
Uni-Trend
Agilent
Fluke
Iwatsu
Keithley
Simpson
Sperry
Tenma
Camsco
Caltek
Sanwa 三和電氣計(jì)器
Hioki 日置
Yokogawa 橫河
GW Instek
YU FONG[1] (YFE) 宇鋒電機(jī),曾為臺(tái)灣指針萬(wàn)用表的主要代表性廠商
Escort 富貴儀器。已于2008年被安捷倫購(gòu)并,若干產(chǎn)品次年經(jīng)安捷倫改款后重新以新品牌推出。
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