数字万用表一般可以测量直流/交流电压、直流/交流电流、电阻、电容、电感、温度和频率等参数,以及二极管/三极管的通断测试。下面以VC9808+型万用表为例,整机以双积分A/D转换为核心,是一台性能优越的工具仪表,是实验室、工厂、无线电爱好者及家庭常用工具。
图2-4为VC9808+型万用表控制面板外观。
为了避免仪表损坏和安全事故发生,使用该万用表之前需要注意以下几点安全事项。
(1)测量电压时,请勿输入超过直流1 kV或交流750 V有效值的极限电压;在测量电阻时,应注意一定不要带电测量。
(2)36 V以下电压为安全电压,在测量高于36 V直流、25 V交流电压时,要检查仪表笔接触是否可靠、连接是否正确、绝缘是否良好,以免电击。
(3)换功率和量程时,表笔应离开测试点。
(4)选择正确的功能和量程,谨防误操作,虽然仪表有全量程保护功能,但为了安全起见,请多加注意。
图2-4 VC9808+型万用表控制面板外观
(5)测量电流时请勿输入超过20 A的电流。
(6)安全符号说明 表示存在危险电压,表示必须参阅说明书, 表示低电压符号。
数字万用表的损坏在大多数情况下是因测量挡位错误造成,如在测量交流市电时,测量挡位如果选择置于电阻挡,这种情况下表笔一旦接触市电,瞬间即可造成万用表内部元件损坏。
因此,在使用万用表测量前一定要先检查测量挡位是否正确。使用完毕后将测量选择挡置于交流750 V或者直流1 000 V处,这样在下次测量时无论误测什么参数,都不会引起数字万用表损坏。
以VC9808+数字万用表为例,其常用技术指标如表2-2所示,特殊功能参数如表2-3所示。
表2-2 常用技术指标
续表
表2-3 特殊功能参数
2.2.1 电流测量
(1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“mA”或“20 A”插孔中。
(2)将转换开关转置“A”挡,如果被测电流大小未知,应选择最大量程,再逐步减小,直到获得分辨率最高的读数。
(3)测量直流电流时,使DC/AC键弹起置DC测量方式;测量交流电流时,按下DC/AC键置AC测量方式。
(4)将仪表的表笔串联接入被测电路上,显示屏即显示被测电流值;测量直流电流时显示的内容,为红表笔所接的该点电流与极性。
要注意以下几点:
(1)如显示“1”或“OL”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至高一挡。
(2)测量电流时,“mA”插孔不应超过200 mA,“20 A”插孔不应超过20 A。旋转转换开关时,表笔要离开测试点。
(3)由于数字式万用表能自动判定并显示被测电流的极性,因此测量直流电流时不必考虑表笔的接法。
2.2.2 电压测量
(1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“VΩHz”插孔。
(2)将转换开关转至“V”挡,如果被测电压大小未知,应选择最大量程,再逐步减小,直到获得分辨率最高的读数。
(3)测量直流电压时,使DC/AC键弹起置DC测量方式;测量交流电压时,按下DC/AC键置AC测量方式。
(4)将两表笔并联在被测电路两端,并可靠接触测试点,显示屏即显示出被测电压值;测量直流电压时显示的内容,为红表笔所接的该点电压与极性。
要注意以下几点:
(1)如显示“1”或“OL”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至高一挡。
(2)测量电压不应超过1 kV直流和750 V交流;转换功能和量程时表笔要离开测试点。
(3)测量高电压时,千万注意避免触及高压电路。
2.2.3 电阻测量
(1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“VΩHz”插孔。
(2)将转换开关转至“Ω”挡,如果被测电阻大小未知,应选择最大量程,再逐步减小,直到获得分辨率最高的读数。
(3)将两表笔跨接在被测电阻两端,显示屏即显示被测电阻值。
要注意以下几点:
(1)如显示屏显示“OL”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至高一挡。当输入端开路时,也显示过载情形。
(2)当测量电阻超过1 MΩ以上时,读数需几秒时间才能稳定,应等显示值稳定后再读数。
(3)测量在线电阻时,要确认被测电路中所有电源已切断及所有电容都已完全放电时才可进行。
(4)严禁用电阻挡测量电压,也不准直接测量电池的内阻。
(5)在200 MΩ以上高阻挡,由于该挡存在1 MΩ的固有零点误差,因此测量高电阻时必须从读数中减去初始值,才是实际值。而在200 Ω低阻挡,由于表笔引线电阻引起的误差,此时应先将两只表笔短路,测量出引线电阻的值,最后从读数中减去仪表引线电阻值才是被测电阻的测量结果。
(6)数字式万用表电阻挡所提供的测试电流很小,建议用数字式万用表的二极管挡去测量二极管的正反向压降。
2.2.4 电容测量
(1)将转换开关转至“F”挡;如果事先不知被测电容的大致数值,应选择最大量程,再逐步减小,直到获得分辨率最高的读数。
(2)将被测电容短路放电。
(3)将被测电容插入“CX”插座,显示器即显示出被测电容值,测量有极性的电解电容时,电容插座的极性应与被测电容器的极性保持一致。
要注意以下几点:
(1)如显示“OL”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至高一挡。
(2)严禁在电容挡输入电压或电流信号。
(3)测量之前对被测电容应短路完全放电,以防止损坏仪表。
(4)大电容挡测量严重漏电或击穿电容时,将显示某一数字值且不稳定。
2.2.5 电感测量
将转换开关转至“LX”挡;被测电感插入“mA”插孔和“COM”插孔。
要注意以下几点:
(1)如显示“OL”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至高一挡。
(2)严禁在电感挡输入电压或电流信号,以防止损坏仪表。
(3)在使用2 mH量程时,应先将表笔短路,测得引线电感值,然后在实测中减去。
2.2.6 频率测量
(1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“VΩHz”插孔。
(2)将转换开关转至Hz挡。
(3)该挡为自动转换量程,将表笔跨接在被测信号源或被测负载上。
要注意以下几点:
(1)频率挡仅有自动量程工作方式。
(2)测量频率时,被测信号有效值的允许范围是50 mV~10 V。输入超过10 V交流有效值时,可以读数,但可能出现误差。
(3)在噪声环境下,测量小信号时最好使用屏蔽电缆。
(4)在测量高电压电路的频率时,千万不要触及高压电路。
(5)禁止输入超过250 V直流或交流峰值的电压值,以免损坏仪表。
2.2.7 三极管hFE的测量
(1)将转换开关转至“hFE”挡。
(2)根据所测晶体管为NPN型或PNP型,将发射极、基极、集电极分别插入相应插孔,显示器即显示出被测三极管的hFE值。
2.2.8 二极管及通断测试
(1)将转换开关转至挡。
(2)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“VΩHz”插孔(注意红表笔极性为“+”)。
(3)正向测量。将红表笔接到被测二极管正极,黑表笔接到二极管负极,此时显示的是二极管的正向电压,若为锗管应显示0.150~0.300 V;若为硅管应显示0.550~0.700 V,如果显示000,表示二极管被击穿;如果显示“OL”,表示二极管内部开路。
(4)反向测量。将红表笔接到被测二极管负极,黑表笔接到二极管正极,显示器应显示“OL”。完整的二极管测试包括正反向测量,如果测试结果与上述不符,说明二极管是坏的。
(5)通断测量。当被测电阻小于30 Ω时,蜂鸣器发声。
附 录 习题
(1)用钢板尺对一长度进行多次等精度测量,测量结果如下。
L(mm):10.2,9.8,10.5,9.9,10.1,9.8,10.2。
钢板尺的仪器误差为0.5 mm,且服从均匀分布,计算、UL、E,并写出测量结果的表达式(P=95.5%)。
(若置信概率P=95.5%,则取置信因子c=2;若仪器误差服从均匀分布,则取置信系数C=)
结果:
(2)计算下面间接测量量的算术平均值和不确定度,并写出最后结果表达式(取P =68.3%)。其中,
分析:由直接测量量的表达形式(测量结果=平均值±不确定度)可知=236.124g,各直接测量量的置信概率未标明(为默认值),说明各个直接测量量的置信概率P=95.5%,那么根据这些直接量得到的Y的不确定度将是在P=95.5%下的不确定度。
算术平均值:
不确定度:表达式主要为乘除关系,宜先计算相对不确定度,相对不确定度为
不确定度为:
此不确定度是在置信概率P=95.5%下的不确定度(此时的置信因子c=2)。
如果置信概率取P=68.3%,那么此时的不确定度应为(此时应取置信因子c=1):
最后,按修约规则修齐,
结果为:
(3)改正下列表示中的错误写法。
解:正确写法如下:
(4)把下列各数按有效数字修约规则修约为4位有效数字。
①21.495;②43.465;③8.130 8;④1.799 501
解:
①21.495 修为 21.50;②43.465 修为 43.46;
③8.130 8 修为 8.131;④1.799 501修为1.800。
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