我爱万用表——《无线电》2013.03
2013-03-13 10:20:19 万用表是仪器界的老大哥,拥有悠久的历史,也是电子爱好者手中最基本、应用率最高的测量仪器。随着科技的发展,现代万用表基本都是数字表的天下。数字万用表的架构与传统机械指针万用表的有很大的不同,但很多老无线电爱好者和老工程师依然怀念指针万用表使用的感觉,更有一些万用表收藏爱好者热衷收藏早期制造工艺的万用表,借以回顾一个时代的仪器制造历程。
万用表的由来
“ 万用表” 更确切的称呼应该是“ 多用表” , 英文名为“multimeter”,也有人称其为“三用表”。常见最基本的典型多用表具有电压、电流、电阻3个物理量的测量功能,电压和电流测量功能不但能测量直流信号,还能测量较低频率的交流信号。传统多用表的电压、电流、电阻测量项具有多个不同量程的挡位,几乎涵盖所有常用电压、电流和电阻测量的需要。在电子科技发展的初期,人们主要接触的是简单的直流电路,集电压表、电流表、电阻表功能于一身的多功能仪表在当时已经算是很强大的电学测量仪器了,几乎可以说是万能的,所以它在国内有了“万用表”的美称。
指针式万用表杂谈
在电子科技发展初期,人们面对简单电路时,需要一种测量电路中实时电压和电流状况的测量仪器。人们发现磁电式表头可以根据流过电流的大小,使指针出现不同幅度的偏转,于是利用磁电式表头制成了电流表,借以了解电路中电流的状况。
一个磁电式表头从零位到满偏对应电流的幅度变化是固定的,为了拓展表头的指示范围,可以通过配合一些简单的电路来实现。实际应用中,磁电式表头配合分流电路(并联电阻),可以用来指示更高的电流,通过并联不同阻值的电阻,使表头具有不同的量程。根据欧姆定律u =i ×r (电压=电流×电阻)公式,为磁电表头串联上已知阻值的电阻,通过回路中电流的变化可以指示端电压状况。此时,只要配合预先标定的表盘刻度,就能指示电压数值。实际应用中,磁电式表头配合更高阻值的电阻,就能指示更高的电压,通过串联不同阻值的电阻(也称为分压电阻),就能够构成不同量程的电压表。
对于指针式表头的量程,不是简单的越大越好。大量程下,测量小数值会出现指针表头偏转过小的问题,一方面会出现读数困难、指针分辨率降低,另一方面由于指针表头自身特性的因素,会进一步增
加指示误差,这些都将直接影响测量数值的准确度。通常,指针表头测量时最好偏转在30%~80%,以具有更好的线性度。所以用指针表测量不同大小的电流、电压、电阻需要选择适当的量程,使万用表提供最佳的精度。
电阻表的基本原理则是通过电压源(万用表内置电池)、万用表内部可调电阻(电阻挡调零电位器)、固定电阻以及磁电式表头构成使表头满偏的回路。然后串联被测电阻,通过回路中电流减小情况来指示被测电阻的阻值。在此测量回路中,由于电阻的变化与引起的电流变化并非线性关系,所以指针式电阻表的表面刻度并非像电流和电压刻度那样成等分形式,而成非线性分布。实际应用中,通过电路搭配不同的固定电阻和电压源电压来提供不同的电阻测量倍率。
由上述万用表测量电流、