泰克示波器: DPO5000系列數(shù)字熒光示波器 MSO5000系列混合信號(hào)示波器 DPO4000B系列 MSO3000系列 DPO2000B系列 MSO2000B系列 MDO4000系列 DSA8300系列 THS3000系列 MSO4000系列 DPO3000系列 TPS2000系列 TBS1000系列 TDS1000系列 TDS2000系列 TDS3000系列

福祿克（Fluke）產(chǎn)品: 數(shù)字萬用表fluke 福祿克數(shù)字萬用表鉗形萬用表電阻測(cè)試儀電能質(zhì)量分析儀紅外熱像儀紅外測(cè)溫儀

泰克探頭產(chǎn)品: 高壓探頭差分探頭無源探頭有源探頭電流探頭

吉時(shí)利（keithley）產(chǎn)品: 2700系列數(shù)字多用表 2000系列數(shù)字多用表 2400系列數(shù)字源表

菲利爾（FLIR）產(chǎn)品: FLIR熱像儀

泰克數(shù)字萬用表: 袖珍型指針式萬用表多功能模擬萬用表新型數(shù)字萬用表

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萬用表

時(shí)間：2015/9/10閱讀：4037

本釋義

萬用表是一種帶有整流器的、可以測(cè)量交、直流電流、電壓及電阻等多種電學(xué)參量的磁電式儀表。對(duì)于每一種電學(xué)量,一般都有幾個(gè)量程。又稱多用電表或簡(jiǎn)稱多用表。萬用表是由磁電系電流表(表頭),測(cè)量電路和選擇開關(guān)等組成的。通過選擇開關(guān)的變換,可方便地對(duì)多種電學(xué)參量進(jìn)行測(cè)量。其電路計(jì)算的主要依據(jù)是閉合電路歐姆定律。萬用表種類很多,使用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇。[1]

基本功用

萬用表不僅可以用來測(cè)量被測(cè)量物體的電阻，

萬用表（圖1）

交直流電壓還可以測(cè)量直流電壓。甚至有的萬用表還可以測(cè)量晶體管的主要參數(shù)以及電容器的電容量等。充分熟練掌握萬用表的使用方法是電子技術(shù)的zui基本技能之一。常見的萬用表有指針式萬用表和數(shù)字式萬用表。指針式多用表是一表頭為核心部件的多功能測(cè)量?jī)x表，測(cè)量值由表頭指針指示讀取。數(shù)字式萬用表的測(cè)量值由液晶顯示屏直接以數(shù)字的形式顯示，讀取方便，有些還帶有語音提示功能。萬用表是公用一個(gè)表頭，集電壓表、電流表和歐姆表于一體的儀表。

萬用表的直流電流檔是多量程的直流電壓表。表頭并聯(lián)閉路式分壓電阻即可擴(kuò)大其電壓量程。萬用表的直流電壓檔是多量程的直流電壓表。表頭串聯(lián)分壓電阻即可擴(kuò)大其電壓量程。分壓電阻不同，相應(yīng)的量程也不同。萬用表的表頭為磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，它只能通過直流，利用二極管將交流變?yōu)橹绷鳎瑥亩鴮?shí)現(xiàn)交流電的測(cè)量。

結(jié)構(gòu)組成

萬用表由表頭、測(cè)量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個(gè)主要部分組成。

萬用表（圖2）

萬用表是電子測(cè)試領(lǐng)域zui基本的工具，也是一種使用廣泛的測(cè)試儀器。萬用表又叫多用表、三用表(A,V,Ω也即電流，電壓，電阻三用）、復(fù)用表、表，萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表，還有一種帶示波器功能的示波萬用表，是一種多功能、多量程的測(cè)量?jī)x表。一般萬用表可測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測(cè)交流電流、電容量、電感量、溫度及半導(dǎo)體（二極管、三極管）的一些參數(shù)。數(shù)字式萬用表已成為主流，已經(jīng)取代模擬式儀表。與模擬式儀表相比，數(shù)字式儀表靈敏度高，度高，顯示清晰，過載能力強(qiáng)，便于攜帶，使用也更方便簡(jiǎn)單。

表頭

萬用表的表頭是靈敏電流計(jì)。表頭上的表盤印有多種符號(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。刻度線下的幾行數(shù)字是與選擇開關(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。

選擇開關(guān)

萬用表的選擇開關(guān)是一個(gè)多檔位的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。用來選擇測(cè)量項(xiàng)目和量程。

萬用表（圖3）

一般的萬用表測(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“+”號(hào)的插孔，黑色表筆插入標(biāo)有“－”號(hào)的插孔。

表頭（指針式）

它是一只高靈敏度的磁電式直流電流表，萬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。表頭上有四條刻度線，它們的功能如下：*條（從上到下）標(biāo)有R或Ω，指示的是電阻值，轉(zhuǎn)換開關(guān)在歐姆擋時(shí)，即讀此條刻度線。第二條標(biāo)有∽和VA,指示的是交、直流電壓和直流電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在交、直流電壓或直流電流擋，量程在除交流10V以外的其它位置時(shí)，即讀此條刻度線。第三條標(biāo)有10V,指示的是10V的交流電壓值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在交、直流電壓擋，量程在交流10V時(shí)，即讀此條刻度線。第四條標(biāo)有dB,指示的是音頻電平。

表頭（數(shù)字式）

數(shù)字萬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，

萬用表（圖4）

萬用表的精度受表頭的影響，萬用表由于A/D芯片轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字，一般也稱為3 1/2位數(shù)字萬用表,4 1/2位數(shù)字萬用表等等。zui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）。

測(cè)量線路

測(cè)量線路是用來把各種被測(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。

轉(zhuǎn)換開關(guān)

其作用是用來選擇各種不同的測(cè)量線路，以滿足不同種類和不同量程的測(cè)量要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)一般是一個(gè)圓形撥盤，在其周圍分別標(biāo)有功能和量程。

工作原理

萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。

萬用表（圖5）

當(dāng)微小電流通過表頭，就會(huì)有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)行分流或降壓，從而測(cè)出電路中的電流、電壓和電阻。

設(shè)計(jì)原理

數(shù)字萬用表的測(cè)量過程由轉(zhuǎn)換電路將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，

萬用表（圖6）

再由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，zui后把測(cè)量結(jié)果用數(shù)字直接顯示在顯示屏上。

萬用表測(cè)量電壓、電流和電阻功能是通過轉(zhuǎn)換電路部分實(shí)現(xiàn)的，而電流、電阻的測(cè)量都是基于電壓的測(cè)量，也就是說數(shù)字萬用表是在數(shù)字直流電壓表的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成的。

數(shù)字直流電壓表A/D轉(zhuǎn)換器將隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬電壓量變換成數(shù)字量，再由電子計(jì)數(shù)器對(duì)數(shù)字量進(jìn)行計(jì)數(shù)得到測(cè)量結(jié)果，再由譯碼顯示電路將測(cè)量結(jié)果顯示出來。邏輯控制電路控制電路的協(xié)調(diào)工作，在時(shí)鐘的作用下按順序完成整個(gè)測(cè)量過程。

數(shù)字萬用表

數(shù)字萬用表是目前zui常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、

萬用表（圖7）

分辨率強(qiáng)、測(cè)試功能*、測(cè)量速度快、顯示直觀、過濾能力強(qiáng)、耗電省，便于攜帶。進(jìn)入 90 年代以來，數(shù)字萬用表在我國獲得迅速普及與廣泛使用，已成為現(xiàn)代電子測(cè)量與維修工作的*儀表，并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表。

數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表（DMM），其種類繁多，型號(hào)各異。每個(gè)電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很多，有時(shí)甚至?xí)蛉硕悺５珜?duì)于手持式（袖珍式）數(shù)字萬用表而言，大致應(yīng)具備以下特點(diǎn)：顯示清晰，準(zhǔn)確度高，分辨力強(qiáng)，測(cè)試范圍寬，測(cè)試功能齊全，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路比較*，外形美觀、大方、操作簡(jiǎn)便、靈活、可靠性好，功耗較低，便于攜帶、價(jià)格適中等等。

數(shù)字萬用表的主要指標(biāo)、顯示位數(shù)及顯示特點(diǎn)

數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為3 1/2位～8 1/2位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則：其一是，能顯示從0－9中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù)；其二是，分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以zui大顯示值中zui高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)計(jì)數(shù)值為2000 ，這表明該儀表有3個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子是1，分母是2，故稱之為3 1/2位，讀作“三位半”，其zui高位只能顯示 0 或1（0 通常不顯示）。3 2/3位（讀作“三又三分之二位”）數(shù)字萬用表的zui高位只能顯示0～2的數(shù)字，故zui大顯示值為±2999。在同樣情況下，它要比3 1/2位的數(shù)字萬用表的量限高50%，尤其在測(cè)量380V 的交流電壓是很有價(jià)值。

普及型數(shù)字萬用表一般屬于3 1/2位顯示的手持式萬用表，4 1/2，5 1/2

萬用表（圖8）

位（6位以下）數(shù)字萬用表分為手持式、臺(tái)式兩種。6 1/2位以上大多屬于臺(tái)式數(shù)字萬用表。

數(shù)字萬用表采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，顯示清晰直觀、讀書準(zhǔn)確。它既能保證了讀數(shù)的客觀性，又符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)或記錄時(shí)間。這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表所不具備的。

準(zhǔn)確度（精度）

數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測(cè)量值與真值的一致程度，也反映測(cè)量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量誤差就愈小，反之亦然。

數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針萬用表。萬用表的準(zhǔn)確度是一個(gè)很重要的指標(biāo)，它反映萬用表的質(zhì)量和工藝能力，準(zhǔn)確度差的萬用表很難表達(dá)出真實(shí)的值，容易引起測(cè)量上的誤判。

分辨力（分辨率）

數(shù)字萬用表在zui低電壓量程上末位1個(gè)字所對(duì)應(yīng)的電壓值，稱作分辨力，它反映出儀表靈敏度的高低。數(shù)字?jǐn)?shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達(dá)到的zui高分辨力指標(biāo)不同。

數(shù)字萬用表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的zui小數(shù)字（零除外）與zui大數(shù)字的百分比。

需要指出，分辨率與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的概念。

萬用表（圖9）

前者表征儀表的“靈敏性”，即對(duì)微小電壓的“識(shí)別”能力；后者反映測(cè)量的“準(zhǔn)確性”，即測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于準(zhǔn)確度則取決于儀表內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及量化誤差。從測(cè)量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測(cè)量誤差無關(guān)），準(zhǔn)確度才是“實(shí)”指標(biāo)（它決定測(cè)量誤差得大小）。因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得。

測(cè)量范圍

在多功能數(shù)字萬用表中，不同功能均有其對(duì)應(yīng)得可以測(cè)量得zui大值和zui小值。

測(cè)量速率

數(shù)字萬用表每秒鐘對(duì)被測(cè)電量的測(cè)量次數(shù)叫測(cè)量速率，其單位是“次/s”。它主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測(cè)量周期來表示測(cè)量的快慢。完成一次測(cè)量過程所需要的時(shí)間叫測(cè)量周期。

測(cè)量速率與準(zhǔn)確度指標(biāo)存在著矛盾，通常是準(zhǔn)確度愈高，

萬用表（圖10）

測(cè)量速率愈低，二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設(shè)置不同的顯示位數(shù)或設(shè)置測(cè)量速度轉(zhuǎn)換開關(guān)：增設(shè)快速測(cè)量檔，該檔用于測(cè)量速率較快的 A/D 轉(zhuǎn)換器；通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測(cè)量速率，此法應(yīng)用的比較普通，可滿足不同用戶對(duì)測(cè)量速率的需要。

輸入阻抗

測(cè)量電壓時(shí)，儀表應(yīng)具有很高的輸入阻抗，這樣在測(cè)量過程中從被測(cè)電路中吸取的電流極少，不會(huì)影響被測(cè)電路或信號(hào)源的工作狀態(tài)，能夠減少測(cè)量誤差。

測(cè)量電流時(shí)，儀表應(yīng)該具有很低的輸入阻抗，這樣接入被測(cè)電路后，可盡量減小儀表對(duì)被測(cè)電路的影響，但是在使用萬用表電流檔時(shí)，由于輸入阻抗較小，所以較容易燒壞儀表，請(qǐng)用戶在使用時(shí)注意。

數(shù)字萬用表的分類

數(shù)字萬用表按照量程轉(zhuǎn)換方式來分類，可劃分成三種類型：手動(dòng)量程（MAN RANGZ），自動(dòng)量程（AUTO RANGZ），自動(dòng)/手動(dòng)量程（AUTO/MAN RANGZ ）。

根據(jù)功能、用途及價(jià)格的不同，數(shù)字萬用表大致可分為9大類：

萬用表（圖11）

低檔數(shù)字萬用表（亦稱普及型數(shù)字萬用）、中檔數(shù)字萬用表、中/數(shù)字萬用表、數(shù)字/模擬混合式儀表，數(shù)字/模擬圖雙顯示的儀表、萬用示波表（將數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等動(dòng)能集于一身）。

數(shù)字萬用表的測(cè)試功能

數(shù)字萬用表不僅可以測(cè)量直流電壓（DCV）、交流電壓（ACV），直流電流（DCA）、交流電流（ACA）、電阻（Ω）、二極管正向壓降（VF）、晶體管發(fā)射極電流放大系數(shù)（hrg）、還能測(cè)電容量（C）、電導(dǎo)（ns）、溫度（T）、頻率（f），并增加了用以檢查線路通斷的蜂鳴器檔（BZ）、低功率法測(cè)電阻檔（L0Ω）。有的儀表還具有電感檔、信號(hào)檔、AC/DC自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，電容檔自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程功能。

數(shù)型數(shù)字萬用表大多增加了下述新穎實(shí)用的測(cè)試功能：讀數(shù)保持（HOLD）、邏輯測(cè)試（LOGIC）、真有效值（TRMS）、相對(duì)值測(cè)量（RELΔ）、自動(dòng)關(guān)機(jī)（AUTO OFF POWER）等。

數(shù)字萬用表的抗干擾能力

簡(jiǎn)單的數(shù)字萬用表普遍采用積分式A/D轉(zhuǎn)換原理，

萬用表（圖12）

只要選擇正向積分時(shí)間恰好等于串楨干擾信號(hào)周期的整倍數(shù)，就能有效地抑制串楨干擾。這是因?yàn)榇畼E干擾信號(hào)在正向積分階段被平均掉的緣故。中、低檔數(shù)字萬用表的共楨抑制比（CMRR）可達(dá)86～120dB。

數(shù)字萬用表的發(fā)展趨勢(shì)

集成化：手持式數(shù)字萬用表采用單片 A/D 轉(zhuǎn)換器，外圍電路比較簡(jiǎn)單，只需少量輔助芯片和元器件。隨著單片數(shù)字萬用表芯片不斷問世，使用一片IC即可構(gòu)成功能比較*的自動(dòng)量程數(shù)字萬用表，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和降低成本創(chuàng)造了有利條件。

功耗低：新型數(shù)字萬用表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路的A/D轉(zhuǎn)換器，整機(jī)功耗很低。

普通萬用表與數(shù)字萬用表的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：

指針式與數(shù)字式萬用表各有優(yōu)缺點(diǎn)。

指針萬用表是一種平均值式儀表，它具有直觀、形象的讀數(shù)指示。（一般讀數(shù)值與指針擺動(dòng)角度密切相關(guān)，所以很直觀）。

數(shù)字萬用表是瞬時(shí)取樣式儀表。它采用0.3秒取

萬用表（圖13）

一次樣來顯示測(cè)量結(jié)果，有時(shí)每次取樣結(jié)果只是十分相近，并不*相同，這對(duì)于讀取結(jié)果就不如指針式方便。指針式萬用表一般內(nèi)部沒有放大器，所以內(nèi)阻較小。

數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部采用了運(yùn)放電路，內(nèi)阻可以做得很大，往往在1M歐或更大。（即可以得到更高的靈敏度）。這使得對(duì)被測(cè)電路的影響可以更小，測(cè)量精度較高。

指針式萬用表由于內(nèi)阻較小，且多采用分立元件構(gòu)成分流分壓電路。所以頻率特性是不均勻的（相對(duì)數(shù)字式來說），而數(shù)字式萬用表的頻率特性相對(duì)好一點(diǎn)。　指針式萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以成本較低，功能較少，維護(hù)簡(jiǎn)單，過流過壓能力較強(qiáng)。

數(shù)字式萬用表內(nèi)部采用了多種振蕩，放大、分頻保護(hù)等電路，所以功能較多。比如可以測(cè)量溫度、頻率（在一個(gè)較低的范圍）、電容、電感，做信號(hào)發(fā)生器等等。

數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)多用集成電路所以過載能力較差，損壞后一般也不易修復(fù)。數(shù)字式萬用表輸出電壓較低（通常不超過1伏）。對(duì)于一些電壓特性特殊的元件的測(cè)試不便（如可控硅、發(fā)光二極管等）。指針式萬用表輸出電壓較高。電流也大，可以方便的測(cè)試可控硅、發(fā)光二極管等。

對(duì)于初學(xué)者應(yīng)當(dāng)使用指針式萬用表，對(duì)于非初學(xué)者應(yīng)當(dāng)使用兩種儀表。

萬用表

基本功用

結(jié)構(gòu)組成

工作原理

設(shè)計(jì)原理

數(shù)字萬用表

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